CN104246948B - 用于监控分级开关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于按已知的“窗口技术”监控分级开关的方法，其中为了同步，连续地测定在负荷转换开关上出现的电流(I)，形成有效值(Ieff)，并且再对该有效值进行微分。将微分的值的最大值或最小值所出现的对应的时刻(t2)视为负荷转换开关跳越的时刻(t_LU)并且该时刻形成同步脉冲。

Description

用于监控分级开关的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控分级开关的方法，所述分级开关用于在分级变压器的线圈抽头之间进行不间断转换。

背景技术

许多年以来，为了在分级变压器的不同线圈抽头之间进行不间断转换，在世界范围内大量地使用分级开关。这种类型的分级开关在本发明的意义上包括一个用于无功率选择分级变压器的要转换到其上的相应线圈抽头的选择器，和一个用于从连线的线圈抽头实际转换到新的预选的线圈抽头上的负荷转换开关。跳越式转换也称作负荷转换开关跳越通常借助蓄能器实现，在其触发时一个开关轴被快速转动。负荷转换开关此外通常具有开关触点和电阻触点。开关触点在此用于直接连接具有负荷引线的相应的线圈抽头，电阻触点用于短时连线，也就是说借助一个或多个转换电阻桥接。

由DE 197 44 465 C1已知一种这样的方法，该文件构成本发明的技术背景。在这种已知的方法中，在操纵分级开关期间，检测在驱动电动机上的转矩，同时对分级开关的各当前位置进行位置检测。接下来，对在所述时间内测定的转矩变化曲线的值进行存储，其中将转矩变化曲线分成一些典型的时段，在这些时段中分别进行分开的额定值/实际值比较。

在已知的方法中，还在时间上对应于相应的转矩，所述时间另一方面与在负荷转换时经过的旋转角度相对应。

随后借助一个同步脉冲进行同步，该同步脉冲在到达一个特征状态时在负荷转换时在一个确定的、定义的时刻产生。转矩变化曲线借助同步被标准化并且接着将监控窗口细分成一些典型的时段，这些时段与转换顺序的确定的、开关特定的部分一致。随后将各个监控窗口的转矩值与事先存储的特征额定值进行比较。这种将转矩变化曲线到各个窗口的分割已是上述DE 197 44 465 C1的主题。为了所描述的同步继而为了产生同步脉冲，在所述已知的方法中优选使用蓄能器的触发时刻，蓄能器本身又触发负荷转换开关的跳越式运动。这种蓄能器还有下面的负荷转换开关跳越的触发描述了在每次操纵分级开关时的一种典型的、快速进行的继而可容易检测的且对应于一个短的时刻的结果。

因此在这种已知的方法中，为了借助“窗口技术”监控分级开关需要尽可能精确地测定蓄能器继而负荷转换开关跳越的触发时刻，以便能够由此得出所述的同步。为此通常将一种已知的开关监控用于分级开关或相配的电机驱动器。然而如果这种开关监控忽然失灵，则可能不再同步。此外还有许多本来就没有开关监控的分级开关。

然而按温度波动而定，错误同步导致在电机驱动器与分级开关之间的传动链的不同的取决于转动方向的脱开转矩和其他的外部影响，这可能引起关于相应的时刻或对应窗口的错误的转矩计算，且由此引起的结果是错误的或不正当的报警信号或甚至在分级开关没有实际错误的情况下切断电机驱动器。

此外还由DE 10 2010 033 195 B3已知一种方法，该方法在一个限定的分析窗口内测定在微分的转矩上的负荷转换开关跳越。在此在一次转换中对检测的转矩变化曲线求微分，接下来测定微分的转矩变化曲线的最小值并且将以这种方式测定的最小值的时刻评价为负荷转换开关跳越的时刻，该负荷转换开关跳越因此形成同步脉冲。

然而这种进一步发展的方法具有多种缺点。在一些分级开关中，负荷转换开关跳越的(过短的)时间窗口不足以直至关闭电机驱动器，从而不能可靠地探测负荷转换开关跳越的位置。附加要考虑的是，电机驱动器的大量带有高次谐波的电源电压导致一种有噪声的转矩变化曲线，由此不能排除转矩变化曲线的微分的错误判读继而不能排除异常测定的负荷转换开关跳越的位置。由此导致了阻碍可靠同步的显著的分散情况。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于监控分级开关的方法，该方法能够实现以简单而可靠的方式测定蓄能器继而负荷转换开关跳越的触发时刻继而允许可靠的同步。

总体的发明思想在于，在负荷转换期间将负荷电流也就是在分级开关上的电流的变化用于测定同步脉冲。在负荷转换时间内，分级开关的电流发生变化，取决于在变压器的两个相邻的线圈抽头上和随后完全转换到新的线圈抽头上也就是下一级上的短时电气接触。

根据本发明，这种电流变化通过浮动的有效值形成和随后对有效值的微分进行追踪。接着测定电流的微分的有效值的最大值；将其出现的时刻也就是最大量值的时刻对应于负荷转换开关跳越的时刻也就是蓄能器的触发时刻，以便因此在分级开关的转换期间按事先定义的特征事件即按负荷转换开关跳越实现对监控方法的标准化。因此根据本发明通过将负荷转换开关跳越定义为同步时刻的方式，可以随后在了解其触发时刻情况下按在DE197 46 574 C1中详细描述的窗口技术确定各个窗口的位置，继而得到关于分级开关的各个结构组件例如预选器或换向器、精选器或负荷转换开关的功能的结论，这些结构组件在每次转换时都以确定的顺序依次被操纵。

特别有利的是，为了补偿可能的电网故障并避免错误同步，附加地观察在微分的有效值的测定的最大值之前和之后的电流。如果在探测的负荷转换之前和之后的电流没有不同，则没有发生负荷转换；更确切地说，涉及电网故障。在这种情况下该探测值不被采纳并且不用于同步。

此外有利的可以是，以这种方式避免错误探测，即只在一个很窄的时间上的分析窗口内监控电流并且对其有效值进行微分，在该分析窗口内在分级开关的正确的运行模式情况下需要负荷转换开关跳越。

在本发明方面特别有利的是，从对电流的连续记录可以在转换时直接从变化的电流测定在接通变压器情况下一次负荷转换并且因此负荷转换与机械影响无关。此外有利的是，即使在手动操纵分级开关中也就是在没有电气运动的电机驱动器的手动曲柄传动机构中也可以采用根据本发明的方法。这在现有技术中是不可能的。

附图说明

下面还要示例性地借助附图更进一步地阐述根据本发明的方法。

其中：

图1根据本发明方法的示意流程图，

图2在分级开关的负荷转换时在按本发明方法进行微分之后的典型的电流变化曲线以及相应的变化曲线，

图3在图1中示出的根据本发明的方法的一种有利的扩展方案。

具体实施方式

在下面对用于监控分级开关的方法的说明中，基本上详细阐述了根据本发明的用于测定蓄能器的触发时刻的方法步骤。虽然列举了其他的方法步骤，但它们被假定为对这里的本领域技术人员来说是已知的，因为它们已在同样源出于本申请人的德国专利文献DE197 46 574 C1、DE 197 44 465 C1以及DE 10 2010 033 195 B3中被详细阐述过。

在图1中示意示出根据本发明的方法。在操纵分级开关时，也就是起动从一个线圈抽头到相邻的另一个抽头上的转换时，首先测定在分级开关的一个负荷转换开关上出现的电流I。为此在现有技术中有各种手段可供使用。

作为最接近的手段，按已知的方式对分级开关进行位置检测，也就是其在完全转换期间在时间t内的相对位置。由此可以得出各个结构组件在总计要跑完的开关顺序内刚好处在哪个当前位置上，结构组件例如是预选器、选择器和负荷转换开关。特别有利的是借助一个允许连续检测的分解器进行位置检测。此外在操纵期间还检测一个属于分级开关的驱动电动机的转矩。这可以按特别简单的方式测定，通过的方式例如是对配置给分级开关的驱动电动机的电流和电压的有效值进行检测，以便由此按本身已知的方式测定有效功率，再由此计算出相应的转矩。接着对在时间t内测定的在负荷转换开关上的电流I的值进行存储。

根据本发明，再接着形成在负荷转换开关上的电流I的有效值Ieff。这连续地进行。

接着对在所述负荷转换开关上的电流的相应的有效值Ieff进行微分，得出再接着查找微分的变化曲线的最大值或最小值且将该最大值或最小值对应于其所出现的相应的时刻t₂。为此依据是，视一个上升的或一个下降的电流变化曲线是否与负荷转换开关跳越连接的情况而定，在微分的变化曲线中得出一个最大值或一个最小值。换句话说：根据本发明对量值的(无正负符号的)最大值进行检测。将该最大值或最不值出现的时刻t₂定义为负荷转换开关跳越的时刻t_LU，也是蓄能器的触发时刻。以此测定一个定义清楚的同步时刻。进行同步。

在此之后，即在成功同步之后，按已知的方式将驱动电动机的转矩变化曲线分成一些典型的时段，也就是“窗口”。在此每个窗口都与分别进行的转换顺序的一个特征的部分相对应。这样的窗口可以例如包括操纵预选器、精选器或还有负荷转换开关的时间间隔。每个窗口在此分别被两个特征的时刻界定，这两个时刻在时间上确定窗口的开始和结束：t₀-t₁,t₁,...,t_syn-t_n。这些窗口的每一个都与事先存储的特征额定值比较。通过选择的比较法可以不仅检测转矩的实际值与额定值的偏差继而检测误差，而且还可以因此将出现的误差对应于造成该误差的确定的结构组件，以便因此得到关于分级开关的各个结构组件例如预选器或换向器、精选器或负荷转换开关的功能的结论，这些结构组件在每次转换时都以确定的顺序依次被操纵。

图2示出在负荷转换期间相应的变化曲线的示意图。首先显示了在负荷转换开关上相应的电流I，此外还显示了其上限值I_g。首先对该电流I进行有效值形成；加粗地显示了分别得出的有效值Ieff。在一个时刻t₁操纵负荷转换开关LU，开始实际负荷转换。然后在一个确定的时间段之后开始在线圈抽头之间进行实际电气转换。如已阐述的那样，对有效值进行微分同样加粗地显示了在负荷转换期间在短时间内得到的最大值。

在此背景是，在实际负荷转换期间在短时间内得到的在分级开关上的电流I继而还有其有效值Ieff升高，取决于负荷转换开关在两个线圈抽头即迄今的抽头以及转换到其上的新的抽头上的短时电气接触。这在所有按已知现有技术的电阻快速开关原理的分级开关中是常用的并且对本领域技术人员是熟悉的。这种如所阐述那样由功能引起的短时间内迅速的电流升高导致微分值的最大值。将的所述最大值出现的时刻对应于一个时刻t₂并且根据本发明将其视为负荷转换开关跳越的时刻t_LU，该时刻是随后的同步的基础。

可以看到，在实际负荷转换之前，电流的有效值Ieff1高于或低于在负荷转换之后的电流的有效值Ieff2。它是高于还是低于取决于朝哪个方向操纵分级开关，即，是出现电压升高还是出现电压下降。

有意义的是，这种效应可以用于在图3中所述的本发明方法的扩展方案。在此还将在图3中示出的部分方法插入到根据本发明的方法流程的在图1中用a和b标记的时刻之间。在此将在时刻t₂之前的电流的有效值Ieff1与在时刻t₂之后的电流的有效值Ieff2进行比较，如果两个有效值Ieff1和Ieff2出现明显相互差异，则被看做用于规定负荷转换的标志并且将测定的时刻t₂设定为负荷转换开关跳越的时刻t_LU并且用于同步。如果不是这样的情况，则假定可能没有发生负荷转换。这可以结束可能的电网故障；在这样的情况下不进行同步，因为作为依据的时刻t₂在这样的情况下是错误的并且没有显示负荷转换的时刻。

在本发明的框架内同样可能的是，只在一个时间上的(分级开关特定的)分析窗口内进行电流I的监控，在分级开关的规定功能情况下，在该分析窗口内需要负荷转换开关跳越。

因此从对电流I的连续测定和随后根据本发明的有效值形成和微分，可以很精确地测定在接通变压器情况下一次负荷转换的时刻；此外该时刻与机械影响无关。

根据本发明的方法的另一个优点在于，即使在没有电气运动的电机驱动器的手动曲柄传动机构中也可以采用根据本发明的方法。

Claims (3)

1.用于监控分级开关的方法，其中

在操纵分级开关期间检测在电机驱动器上的转矩，

同时对分级开关的各当前位置进行位置检测，

此后对在整个时间内测定的转矩变化曲线的值进行存储，

接着通过同步脉冲进行同步，并且

将转矩变化曲线分成一些时段，在这些时段中分别进行分开的额定值/实际值比较，其特征在于，

连续地测定在负荷转换开关上出现的电流I，

接着同样连续地测定在所述负荷转换开关上的电流I的有效值Ieff，

接着对在所述负荷转换开关上的电流I的相应的有效值Ieff这样进行微分，以致得出

再接着测定微分的变化曲线的量值的最大值且将该最大值对应于其所出现的相应的时刻t₂，并且将出现该量值的最大值的时刻t₂视为负荷转换开关跳越的时刻t_LU，以便将该时刻t₂用作为用于同步脉冲的同步时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在测定微分的变化曲线的最大值且将该最大值对应于其所出现的相应的时刻t₂之后，还要将在时刻t₂之前的电流I的有效值Ieff1与在时刻t₂之后的电流I的有效值Ieff2进行比较，并且

如果两个有效值Ieff1和Ieff2的差值为有效值Ieff1的值的至少3％，则t₂就设定为负荷转换开关跳越的时刻t_LU并且用于同步。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

只在一个时间上的分析窗口内进行电流I的测定，在该分析窗口内需要负荷转换开关跳越。