DD297733B5 - Schaltungsanordnung zur bestimmung des betriebszustandes von stufenschaltwerken von transformatoren - Google Patents

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken von Transformatoren. Sie ist in der Energieversorgung und im Transformatorenbau anwendbar und kann auch nachträglich an derartige Schaltwerke angebaut werden. Für den Betrieb desTransformators und zur Netzführung sind wesentliche Kenngrößen ableitbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Registrierung und Anzeige der Stellung des Stufenschaltwerkes von Transformatoren ist es bekannt, das Stufenschaltwerk mit einem gestuften Spannungsteiler mit fester Stufung zu koppeln. Dieser Spannungsteiler wird von einer Spannungs- oder Stromquelle (im weiteren Quelle genannt) gespeist. Die Ausgangsspannung des Spannungsteilers wird einem Drehspulmeßwerk zugeführt, welches auf die Daten des Spannungsteilers geeicht ist.

Abweichungen im Teilerverhältnis, in der Höhe der Spannung der Quelle führen zu Abweichungen in der Anzeige. Eine eindeutige Zuordnung des Zeigerausschlages des Drehspulinstrumentes zur Stellung des SUifenschaltwerkes ist nicht immer gegeben. Störspannungen wirken sich voll auf die Anzeige der Stellung aus. Von besonderem Nachteil ist die Notwendigkeit der Kalibrierung des Anzeigeinstrumentes auf die Daten des Teilers, was in der Praxis zumeist nur am Einbauort des Transformators realisierbar ist. Eine nachträgliche Umrüstung auf ein anderes Instrument scheidet somit ebenso aus wie die nachträgliche Erweiterung der Anzeigeeinrichtungen, ganz zu schweigen von einer Einbindung der Überwachung in ein System mit automatischer Betriebsführung.

Von Interesse hinsichtlich der Lebensdauer des Schalters uno damit des Transformators und der Einleitung von Wartungszyklen ist die Dokumentierung der Häufigkeit der Strombelastung dsr einzelnen Schalterstufen zusammen mit dem Zeitpunkt des Schaltens. Auch hier ist mit den bekannten Verfahren keine automatische Registrierung und Auswertung möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für den Betrieb, den notwendigen Wartungszyklus des Transformators und zur Netzführung wesentliche Kenngrößen abzuleiten. Diese sind z. B. Verringerung der Transformatorreserve, Einsparung von Investitionen, effektiverer Energietransport, bessere Beherrschung von Havariesituationen, Verringerung des personellen Aufwandes.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von den Toleranzen d.esTcilers, der Quelle und der Daten des Instrumentes, sicher und unbeeinflußt von elektromagnetischen Störungen den Betriebszustand des Stufenschaltwerkes zu bestimmen. P'ο Lösung soll zugleich die Einbindung gewonnener Daten in ein automatisches Auswertesystem gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch den Spannungsteiler, der im Stufenschaltwerk vorhanden ist, ein definierter Gleichstrom getrieben und die Ausgangsspannung des Teilers einem Analog-Digital-Umsetzer zugeführt wird. Der Spannungsteiler wird als Repräsentant für die Stellung des Schaltwerkes genutzt. Der Analog-Digital-Wandler bildet aus

der analogen Spannung ein Binärwort, welches einem Register zugeführt wird. Doe Register enthält eine Wertetabelle, die das Binärwort der Schaltorstellung zuordnet, wobei Toleranzbereicho in ο· η Tabellenbereich mit einbezogen sind. Die Ausgangsvariable dieses ersten Registers ist mithin eindeutig auf die aktuelle Schalterstellung bezogen und wird mittels einer Auswerteschaltung zur Registrierung und Anzeige gebracht. Zur Registriermg der Schalterstellung dient ein zweites Register und eine Zeitgeberschaltung, an die die Auswerteschaltung angeschlossen i.-t.

Die Auswerteschaltung ist vorteilhafter Weise an einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer angeschlossen, welcher mit einem Stromsensor verhunden ist. Mit dem Stromsensor, der je nach Erfordernis auch in vielfacher Ausführung angeordnet sein kann, werden die Eingangs- und/oder die Ausgangsströme des Trans'ormators erfaßt.

Wenn das Stufenschaltwerk seine Stellung ändert, so ändert sich auch die Stellung des Abgriffs. Der Teiler wird von einer Quelle gespeist, die hinsichtlich ihrer Daten nicht stabilisiert sein muß, da Instabilitäten aurch die im Register behaltene Wertetabelle ausgeglichen werden. In dem Register sind Wertepaare abgelegt, die, bezogen auf die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers, eindeutig auf eine Stufenwahl des Schaltwerkes schließen lassen. Toleranzen und Störspannungsn werden durch die Toleranztabello ignoriert. Daneben wird mit der Zeitgeberschaltung der Auswerteschaltung diu aktuelle Zeit zugeführt. Ändert der Stufenschalter seine Stellung, so wird dem zweiten Register ein Datensatz übergeben, der den Schaltaugenblick, die zum Schaltaugenblick anliegenden Stromstärken und die Schalterstellung enthält. Der Inhalt, der ein Betriebstagebuch des Transformators ist, kann dann ausgewertet werden.

Ist an die Auswerteschaltung ein weiterer Sensor über einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer angeschlossen, kann der Zustand des Kühlmediums im Stufenschaltwerk bestimmt werden.

Mit einem Steuerausgang können über eine Datenübertragungsschaltung Signale abgegeben werden, die den Betriebszustand des Stufenschaltwerkes repräsentieren.

Die erfindungsgemäße Lösung kann nachträglich an Stufenschaltwerke angebaut werden, da sie auch diesen Fall berücksichtigt.

Eine Auswerteschaltung kann die Daten mehrerer Schaltungen, jeweils bestehend aus Stufenschaltwerk, Spannungsteiler, Quelle, Analog-Digital-Wandler und Register, erfassen und verarbeiten.

Ausführungsbeisplel

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken

von Transformatoren und Fig. 2 u. 3: weitere Schaltungsanordnungen.

In einem Stufenschaltwerk 1 ist ein Spannungsteiler 2 vorhanden, der an eine Spannungsquelle 3.1 angeschlossen ist. Der Abgriff 4 ist herausgeführt und liegt an dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 5, dem ein Register 6 nachgeschaltet ist. An den Ausgang des Registers 6 ist ein Datenbus 7 angeschlossen, dem eine Anzeigeschaltung 8 und eine Auswerteschaltung 9 mit einem Steuerausgang 10 zugeordnet sind. Außerdem ist an den Datenbus 7 eine Zeitgeberschaltung 12 und ein zweites Register 11 angeschlossen.

Wenn das Stufenschaltwerk 1 seine Stellung ändert, so ändert sich auch die Stellung des Abgriffs 4. Der Teiler 2 wird von einer Spannungsquelle 3 gespeist, die hinsichtlich ihrer Daten nicht stabilisiert sein muß, da Instabilitäten durch die im Register 6 enthaltene Wertetabelle ausgeglichen werden. Somit ist die Spannung am Abgriff 4 ein Maß für das Teilerverhältnis und Repräsentant für dB Stellung der Schalter im Schaltwerk 1. Allerdings ist die Spannung mit den Toleranzen bc saftet, die durch die Toleranz der Widerstände der Last am Abgriff 4 und durch elektromagnetische Störer hervorgerufen wird. Diese Spannung wird mittels Analog-Digital-Umsetzer 5 digitalisiert. Die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers entspricht der Spannung am Abgriff 4. In dem Register 6 sind Wertepaare abgelegt, die, bezogen auf die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 5, eindeutig auf eine Stufenwahl des Schaltwerkes 1 schließen lassen. Wenn z.B. die Spannung am Abgriff 4 für die Stellung „5" des Schaltwerkes 5,0V...5V...5,25V annehmen kann, was einem Binäiwort von #7 A. ..#7 F. ..#84 entsprechen würde, so wird am Ausgang des Registers dann stets auf einen Wert weisen, der einer „5" entspricht und -omit eine' Mg die Schalterstellung ausweist. Toleranzen und Störspannungen werden durch die Toleranztabelle ignoriert.

Die Ausgangsgröße des Registers wird direkt zur Anzeige gebracht und der Auswerteschaltung 9 zugeführt, die Grenzbereiche der Schalterstellungen meldet und über einen Ausgang 10 einer weiteren Verarbeitung zuführt. Die Wirkung der Register wird im folgenden Ausführungsbeispiel erläutert.

In oinem weiteren, in der Praxis sinnvollen Ausführungsbeispiel ist an den Datenbus 7 ein zweiter Analog-Digital-Umsetzer 13 angeschlossen, der seinerseits mit einem Stromsensor 14 verbunden ist.

Mit dem Stromsensor 14, der je nach Erfordernis auch in vielfacher Ausführung angeordnet sein kann, werden die Eingangs- und/oder die Ausgangsströme des Transformators erfaßt. Daneben wird mit der Zeitgeberschaltung 12 der Auswerteschaltung 9, die aktuelle Zeit (Sekunde, Minute, Stunde, Tag, Monat, Jahr) zugeführt. Ändert der Stufenschalter 1 nun seine Stellung, was letztlich einor Änderung des Ausgangsvariablen des ersten Registers 6 entspricht, so wird, organisiert durch die Auswerteschaltung 9 dem zweiten Register 11 ein Datensatz zugeführt, der den Schaltaugenblick, die zum Schaltaugenblick anliegenden Stromstärken und die Schalterstellung enthält. Dieses zweite Register ist ein EPROM oder ein EEROM, der die Daten nichtflüchtig speichert. Nach einer bestimmten Zeit, die von der Speichertiefe des zweiten Registers 11 bestimmt ist, wird der Speicher gewechselt. Der Inhalt, der ein Betriebstagebuch des Transformators ist, wird ausgewertet. Die Auswertsschaltung organisiert auch bei Ausfall der Hilfsenergie und Wiedereinschaltung die noch vorhandene Speichertiefe des zweiten Registers 11, und kann somit die nun wieder anfallenden Werte hinter die vor dem Hilfsenergieausfall gespeicherten Werte einlesen.

In einem dritten Ausführungsbeispiel ist an den Datenbus 7 zusätzlich ein weiterer Analog-Digital-Umsetzer 16 angeschlossen, der seinerseits mit einem Wasserstoffsensor 15 verbunden ist. Mit diesem Sensor wird der Zustend des Kühlmediums des Stufenschalterwerkes bestimmt und wie beschrieben im Register 11 zusätzlich erfaßt.

Vorteile der Erfindung sind, daß unabhängig von den exakten Daten des Teilers, der Quelle und der Daten des Instrumentes, sicher und unbeeinflußt von elektromagnetischen Störungen die Stellung des Schalters im Schaltwerk angezeigt wird. Dadurch ist eine eindeutige Kennzeichnung der Schalterstellung möglich. Für den Betrieb des Transformators und zur Netzführung sind dadurch wesentliche Kenngrößen ableitbar. Die Lösung gewährleistet zugleich die Einbindung gewonnener Daten in ein automatisches Auswertesystem.

Die Verfügbarkeit des Transformators kann erhöht werden, wodurch Verringerung der Transformatorreserve, Einsparung von Investitionen bzw. ein effektiverer Energietransport möglich sind. Durch eine bessere Nutzung der dem Transformator innewohnenden Reserven hinsichtlich Überlastbarkeit und Kurzschlußfestigkeit können Havariesituationen besser beherrscht werden. Der personelle Aufwand kann durch Veri ingerung des Überwachungs- und Wartungsaufwandes gesenkt werden. Es ist auch möglich, sonst notwendige Abschaltungen zu vermeiden, wodurch Folgeschäden in der Volkswirtschaft vermieden werden.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken von Transformatoren mittels eines elektrischen Spannungsteilers, dessen Teilerfaktor als Repräsentant für die Stellung des Schaltwerkes dient, einer Quelle, die dem Spannungsteiler zugeordnet ist, oowio einem Analog-Digital-Umsetzer, gekennzeichnet dadurch, daß der Abgriff (4) des Spannungsteilers (2) an den Analog-Digital-Umsetzer (5) geschaltet ist, welcher über ein erstes Register (6), in dem Werte zur eindeutigen Zuordnung des Ausgangssignals vom Analog-Digital-Umsetzer (5), bezogen auf die Stellung des Stufenschaltwerkes, gespeichert sind, mit einer Auswerteschaltung (9) verbunden ist, die an ein zweites Register (11) und eine Zeitgeberschaltung (12) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung (9) an einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer (13) angeschlossen ist, welcher mit mindestens einem Strornsensor (14) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung an einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer (16) angeschlossen ist, welcher mit mindestens einem Sensor (15) zur Analyse des Zustandes des Kühlmediums des Stufenschaltwerkes verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung einen Steuerausgang (10) aufweist, der an eine Datenübertragungsschaltung angeschlossen ist.