DE102019112721A1

DE102019112721A1 - Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung von mindestens zwei Schaltmitteln eines Betriebsmittels und Antriebssystem für mindestens zwei Schaltmittel in einem Betriebsmittel

Info

Publication number: DE102019112721A1
Application number: DE102019112721.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schmid; Eduard Zerr; Klaus Ixmeier
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19
Also published as: US11948761B2; BR112021021573A2; US20220277906A1; EP3963619A1; CN113811971A; KR20220005588A; WO2020229127A1; JP2022533933A

Abstract

Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines ersten Schaltmittels (17) oder mindestens eines zweiten Schaltmittels (18, 19) eines Betriebsmittels (20), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- dass eine Steuereinheit (10) ein Schaltsignal empfängt;
- dass mittels der Steuereinheit (10) auf Basis des Schaltsignals das erste Schaltmittel (17) oder mindestens das zweite Schaltmittel (18, 19) zur Umschaltung ausgewählt wird;
- dass mindestens ein Parameter des ersten Schaltmittels (17) oder des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) durch die Steuereinheit (10) abgefragt wird;
- dass eine Verriegelungsbedingung anhand des mindestens einen abgefragten Parameters für das erste Schaltmittel (17) oder eine Verriegelungsbedingung für das mindestens zweite Schaltmittel (18, 19) überprüft wird; und
- dass die Umschaltung mittels des ausgewählten ersten Schaltmittels (17) oder des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) durchgeführt wird, wenn die entsprechende Verriegelungsbedingung erfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung mindestens zweier Schaltmittel in einem Betriebsmittel.
Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für mindestens zwei Schaltmittel eines Betriebsmittels.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 110 732 A1 offenbart einen Laststufenschalter mit Motorantrieb zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators. Mittels des Motorantriebs wird eine Antriebswelle angetrieben. Die Drehbewegung des Motorantriebs wird über zwei schaltbare Kupplungseinrichtungen einer ersten, dem Wähler zugeordneten Antriebswelle und einer zweiten, dem Lastumschalter zugeordneten Antriebswelle bereitgestellt. Der Wähler und der Lastumschalter können unabhängig von der einleitenden Drehbewegung des Motorantriebs zueinander schaltbar ausgebildet sein.
Die Spannungsregelung in Energieübertragungs- und Energieverteilnetzen erfordert, dass unterschiedliche Arten von Schaltern in Transformatoren eingebaut werden. Üblicherweise werden in Transformatoren Laststufenschalter eingebaut, die aus einem Lastumschalter und einem Wähler bestehen und von einem gemeinsamen Antrieb betätigt werden. Sowohl die Betätigung als auch der Aufbau des Lastumschalters hängen zwangsläufig mit dem Wähler zusammen. Eine reine Anpassung der Betätigung des Wählers oder des Lastumschalters ist nicht möglich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung von Schaltmitteln eines Betriebsmittels anzugeben, durch welches die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Schaltmittels und des Betriebsmittels erhöht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines ersten Schaltmittels oder mindestens eines zweiten Schaltmittels eines Betriebsmittels gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebssystem für mindestens zwei Schaltmittel eines Betriebsmittels bereitzustellen, welches die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Schaltmittels und des Betriebsmittels beim Umschaltprozess erhöht.
Die obige Aufgabe wird durch ein Antriebssystem für mindestens zwei Schaltmittel eines Betriebsmittels gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Betriebsmittel eine Umschaltung eines ersten Schaltmittels oder mindestens eines zweiten Schaltmittels durchgeführt wird. Hierzu empfängt eine Steuereinheit ein Schaltsignal. Die Steuereinheit ist kommunikativ mit einem Leistungsteil verbunden, das mit den Motoren zum Antrieb der Schaltmittel verbunden ist. Mittels der Steuereinheit wird das erste Schaltmittel zur Umschaltung ausgewählt. Mindestens ein Parameter eines ersten Schaltmittels oder eines mindestens zweiten Schaltmittels wird durch die Steuereinheit abgefragt. Eine Verriegelungsbedingung wird anhand des mindestens einen abgefragten Parameters für das ausgewählte erste Schaltmittel oder für das mindestens zweite Schaltmittel überprüft. Die Umschaltung wird mittels des ausgewählten ersten Schaltmittels oder des ausgewählten zweiten Schaltmittels durchgeführt, wenn die entsprechende Verriegelungsbedingung erfüllt ist.
Für die Durchführung der Umschaltung wird ein Leistungsteil von der Steuereinheit angesteuert. Damit kann eine Betätigung des ausgewählten ersten Schaltmittels oder des ausgewählten mindestens zweiten Schaltmittels erfolgen. In Abhängigkeit von der Durchführung der Umschaltung wird das erste Schaltmittel über eine mit dem ersten Motor gekoppelte Antriebswellen betätigt. Das mindestens zweite Schaltmittel wird über jeweils eine Antriebswelle eines zweiten Motors betätigt. Weiterhin kann eine Betätigung des ausgewählten ersten Schaltmittels und des ausgewählten mindestens zweiten Schaltmittels erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Idee, dass ein Betriebsmittel, das zum Beispiel ein Transformator ist, mindestens einen Laststufenschalter umfasst, der in seine einzelnen Schaltmittel bzw. Schaltmittelgruppen aufgeteilt wird. Diese einzelnen Schaltmittel können separat und einzeln von einem eigenen Motor angetrieben werden. Bevor eines der Schaltmittel im Betriebsmittel betätigt bzw. geschaltet und eine Umschaltung durchführt, wird eine Verriegelungsbedingung überprüft. Für diese Überprüfung wird mindestens ein Parameter abgefragt. Wird die Verriegelungsbedingung durch den abgefragten Parameter erfüllt, erfolgt die Umschaltung.
Der mindestens eine Parameter des ersten Schaltmittels und des mindestens zweiten Schaltmittels kann zum Beispiel mit einem Feedbacksystem ermittelt werden. Somit ist ein Feedbacksystem dem ersten Schaltmittel und jeweils ein weiteres Feedbacksystem dem mindestens zweiten Schaltmittel zugeordnet.
Bei einem Betriebsmittel, insbesondere Transformator, mit zwei Schaltmitteln, insbesondere einem Lastumschalter und einem Wähler, wird beispielsweise von einer Steuereinheit überprüft, in welcher Position der Wähler steht. Der Parameter für die zu überprüfende Verriegelungsbedingung ist damit die Position des Wählers, die mittels des Feedbacksystems des Wählers ermittelt wird.
Mit jedem Feedbacksystem, das jedem der vorhandenen Schaltmittel zugeordnet ist, kann der jeweilige mindestens eine Parameter für die Umschaltung des Schaltmittels ermittelt werden. Der mit dem Feedbacksystem ermittelte Parameter ist eine Stellung oder Position des jeweiligen Schaltmittels. Der mit dem Feedbacksystem ermittelte Parameter kann auch angeben, ob das für die ausgewählte bzw. bestimmte Umschaltung erforderliche Schaltmittel gerade betätigt wird. Wenn dies der Fall ist, kann die Betätigung des entsprechenden Schaltmittels nicht durchgeführt werden. Weiterhin kann der Parameter ein Bewegungszustand sein, der aussagt, ob das Schaltmittel gerade betätigt wird.
Das Feedbacksystem kann verschiedenartig ausgestaltet sein. Das Feedbacksystem kann ein Geber, ein Multiturn-Drehgeber, ein Singleturn-Drehgeber, ein Resolver, ein Schalter, ein Mikroschalter, ein Sensor, ein Kontakt, etc. sein. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass diese Aufzählung der Ausgestaltungsmöglichkeiten des Feedbacksystems nicht abschließend ist.
Die abzufragenden Parameter können beliebig bestimmt werden bzw. beliebiger Art sein. Die Parameter können Feedbacksysteme an den Motoren der jeweiligen Schaltmittel, einfache Sicherheitsschalter des Betriebsmittels oder sogar kundenspezifische Freigabeknöpfe sein. Weiterhin könnte das Feedbacksystem ein Teil der Steuervorrichtung sein, welche die Schaltung zählt oder eine Zeit für eine Umschaltung stoppt und daraus den einen abzufragenden Parameter für eine Verriegelungsbedingung zur Verfügung stellt. Ebenso kann ein Parameter auch von einem Temperatursensor gewonnen werden, der zum Beispiel jedem der Schaltmittel zugeordnet ist. Ebenso können Sicherheitsschalter, die die Verriegelung von den dem Betriebsmittel zugeordneten Schaltschränken ermitteln, zu einem Parameter beitragen. Würde zum Beispiel ein Sicherheitsschalter einen offenen Schaltschrank anzeigen, darf die Umschaltung nicht ausgeführt werden. Es ist ebenfalls für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Aufzählung möglicher Parameter, die zur Ermittlung der Verriegelungsbedingung beitragen, nicht abschließend ist.
Das Feedbacksystem dient der Bestimmung des Parameters, der für die Überprüfung einer Verriegelungsbedingung notwendig ist. Der Parameter ist vom Feedbacksystem abhängig.
Je nach Ausgestaltung ist der Parameter ein Wert, ein Wertebereich, ein einfaches Signal usw.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung können Schaltmittel zu einer Schaltmittelgruppe zusammengefasst werden.
In der Steuereinheit können, gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, die abgefragten Parameter des ersten Schaltmittels und des mindestens zweiten Schaltmittels ausgewertet und zusammengeführt werden. Aus dem Ergebnis der Auswertung bzw. Zusammenführung kann die Steuereinheit das erste Schaltmittel oder das erste Schaltmittel und das mindestens zweite Schaltmittel bedarfsgerecht ansteuern.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung können mehrere einzelne Betriebsmittel vorgesehen sein. Jedem der mehreren Betriebsmittel ist ein Leistungsteil zugeordnet, von denen jedes durch eine gemeinsame Steuereinheit angesteuert werden kann. Die ersten Schaltmittel der mehreren Betriebsmittel sind zu einer ersten Schaltmittelgruppe zusammengefasst. Die mindestens zweiten Schaltmittel der mehreren Betriebsmittel sind mindestens zu einer zweiten Schaltmittelgruppe zusammengefasst.
Erfindungsgemäß ist ein Antriebssystem für mindestens zwei Schaltmittel eines Betriebsmittels offenbart. Das Antriebssystem umfasst ein erstes Schaltmittel, welches über eine Antriebswelle mit einem ersten Motor verbunden ist. Ferner umfasst das Antriebssystem mindestens ein zweites Schaltmittel, das über eine Antriebswelle mit mindestens einem zweiten Motor verbunden ist. Je ein Feedbacksystem ist dem ersten Motor und jedem mindestens zweiten Motor zugeordnet, um mindestens einen Parameter der Schaltmittel zu ermitteln. Eine Steuereinheit, die mit einem Leistungsteil kommunikativ verbunden ist, um mit dem ersten Motor das erste Schaltmittel und mit dem mindestens zweiten Motor das mindestens zweite Schaltmittel zu betätigen, ermittelt durch welchen der mindestens einen ermittelten Parameter die Verriegelungsbedingungen erfüllt sind.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung umfassen die mindestens zweiten Schaltmittel ein zweites Schaltmittel, das mit einem zweiten Motor verbunden ist und ein drittes Schaltmittel, das mit einem dritten Motor verbunden ist.
Vorteil ist, dass jedem der Schaltmittel ein eigener Motor zugeordnet ist, dass dadurch, gegenüber dem Stand der Technik, ein sicherer und zuverlässiger Antrieb der Schaltmittel möglich ist. Ein Antrieb aller Schaltmittel mit einem Motor, der über Gestänge und Kupplungen mit den Schaltmitteln gekoppelt ist, kann entfallen. Dadurch erzielt man auch die Möglichkeit einer digitalen Überwachung des Antriebssystems für die Betriebsmittel.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann das Antriebssystem mehreren Betriebsmitteln zugeordnet sein. Jedem Betriebsmittel ist ein Leistungsteil zugeordnet. Die Leistungsteile sind mit der Steuereinheit kommunikativ verbunden. Die ersten Schaltmittel der mehreren Betriebsmittel sind zu einer ersten Schaltmittelgruppe zusammengefasst. Die mindestens einen zweiten Schaltmittel der mehreren Betriebsmittel sind zu mindestens einer zweiten Schaltmittelgruppe zusammenfasst. Jedem Motor kann ein Leistungsteil zugeordnet sein. Ein Leistungsteil kann jedoch auch alle Motoren antreiben.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann das mindestens eine zweite Schaltmittel aus einem zweiten Schaltmittel und einem dritten Schaltmittel bestehen. In diesem Fall sind die zweiten Schaltmittel zu einer zweiten Schaltmittelgruppe und die dritten Schaltmittel zu einer dritten Schaltmittelgruppe zusammenfasst.
Gemäß einer möglichen weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Betriebsmittel das erste Schaltmittel und mehrere zweite Schaltmittel umfassen. Jedes der weiteren zweiten Schaltmittel ist jeweils mit dem zweiten Motor über die Antriebswelle verbunden. Die zweiten Schaltmittel sind zu einer zweiten Schaltmittelgruppe zusammengefasst.
Die Steuereinheit und/oder das Leistungsteil können jeweils mit einem Speicher versehen sein. In dem Speicher können bestimmte Schaltstellungen oder Positionen der Schaltmittel hinterlegt sein, die zum Beispiel einem Wert für die Position der Antriebswelle zugeordnet sind.
Eine mögliche Ausführungsform des Antriebssystems der gegenwärtigen Erfindung kann einen ersten Motor, einen zweiten Motor und einen dritten Motor umfassen. Die Motoren werden zum Beispiel über ein Getriebe und eine Antriebswelle angetrieben. Die Steuervorrichtung des Antriebssystems umfasst ein Leistungsteil, welches beispielsweise einen Umrichter zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung der Motoren umfasst. Die Steuereinheit dient zur Ansteuerung des Leistungsteils. Die Steuereinheit ist beispielsweise über einen Bus mit dem Leistungsteil verbunden. Das Antriebssystem weist mehrere Feedbacksysteme auf, die funktional der Antriebswelle bzw. den jeweiligen Motoren zugeordnet sind. Jedes der Feedbacksysteme kann ein Gebersystem sein. Ebenso kann das Gebersystem ein Teil der Feedbacksysteme sein. Die Feedbacksysteme bzw. die Gebersysteme sind mit dem Leistungsteil verbunden.
Gemäß eine möglichen Ausführungsform kann das Betriebsmittel ein Ortsnetztransformator, Übertragungstransformator oder ein Verteiltransformator sein. Die Schaltmittel können Lastumschalter, Wähler, Vorwähler, Wender oder Doppelwender sein. Parameter für eine Verriegelungsbedingung können Stellungen, Position, Bewegungszustand von Lastumschalter, Wähler, Vorwähler, Wender oder Doppelwender sein. Ein Parameter kann als ein Wert oder ein Wertebereich ausgestaltet sein. Ein Parameter kann von einer Steuereinheit abgefragt werden oder an diese übermittelt werden. Mehrere Parameter können zu einem Parameter zusammengefasst werden.
Das erste Schaltmittel kann als einphasiger oder mehrphasiger Lastumschalter ausgebildet sein. Das zweite Schaltmittel kann als Wähler, Vorwähler, Wender oder Doppelwender insbesondere einphasig oder mehrphasig ausgebildet sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figurenliste

1 eine mögliche Ausführungsform des Antriebssystems für mindestens ein Schaltmittel in einem Betriebsmittel;
2 eine weitere Ausführungsform des Antriebssystems für mindestens ein Schaltmittel in einem Betriebsmittel;
3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems für mindestens ein Schaltmittel in einem Betriebsmittel, wobei mehrere Betriebsmittel vorgesehen sind;
4 eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems für mindestens ein Schaltmittel in einem Betriebsmittel; und
5 einen Verfahrensablauf zur Durchführung einer Umschaltung eines Schaltmittels in einem Betriebsmittel mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1 zeigt ein Betriebsmittel 20 der Energieübertragung, welches insbesondere ein Transformator ist. Das Betriebsmittel 20 umfasst ein erstes Schaltmittel 17 und ein zweites Schaltmittel 18. Mit dem ersten Schaltmittel 17 ist ein erster Motor 12 über eine Antriebswelle 16 verbunden. Mit dem zweiten Schaltmittel 18 ist ein zweiter Motor 13 über eine Antriebswelle 16 verbunden. Obwohl die nachstehende Beschreibung auf Transformatoren als Betriebsmittel 20 und auf Lastumschalter oder Wähler als Schaltmittel 17 oder 18 beschränkt ist, soll dies nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden.
Bei der in 1 beschriebenen Ausführungsform ist das erste Schaltmittel 17 als Lastumschalter ausgebildet. Das zweite Schaltmittel 18 ist als ein Wähler ausgebildet. Der Lastumschalter (erstes Schaltmittel 17) wird mittels des ersten Motors 12 betätigt. Der Motor 12 weist eine Antriebswelle 16 auf, die mit dem Lastumschalter verbunden ist. Weiterhin weist der Motor 12 ein erstes Feedbacksystem 6 auf, mit dem die Stellung des ersten Schaltmittels 17 (Lastumschalter) bestimmt werden kann. Der Wähler (zweites Schaltmittel 18) wird über einen zweiten Motor 13 betätigt. Auch dieser zweite Motor 13 ist über eine Antriebswelle 16 mit dem Wähler verbunden. Ein zweites eigenes Feedbacksystem 7 des zweiten Motors 13 ermöglicht es, die Stellung bzw. Stufenstellung des Wählers zu bestimmen.
Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung 2 umfasst eine Steuereinheit 10, die mit dem ersten Motor 12 und dem zweiten Motor 13 und damit auch mit dem ersten Feedbacksystem 6 und dem zweiten Feedbacksystem 7 des ersten und zweiten Schaltmittels 17 und 18 über ein Leistungsteil 11 verbunden sind. Die Steuereinheit 10 empfängt die Signale zum Betätigen der ersten und zweiten Schaltmittel 17 und 18, also des Lastumschalters und des Wählers. Weiterhin werden in der Steuereinheit 10 unterschiedliche Werte der jeweiligen Feedbacksysteme 6 und 7 ausgewertet und zusammengeführt. Die Steuereinheit 10, der erste Motor 12 und der zweite Motor 13, die Feedbacksysteme 6 und 7 und das Leistungsteil 11 bilden ein Antriebssystem 3 für das erste Schaltmittel 16 bzw. das zweite Schaltmittel 17 des Betriebsmittels 20.
Die Steuervorrichtung 2 erhält während des Betriebs Schaltsignale. Sinkt beispielsweise die Spannung im Stromnetz, muss diese, beispielsweise durch Betätigung des Lastumschalters oder des Lastumschalters und des Wählers angepasst werden. Durch die Verwendung eines Wählers mit entsprechender Verschaltung der Wicklungen des Transformators wird der Regelbereich eines Transformators erweitert. Nach dem Erhalt des Signals, dass die Spannung verändert werden muss, wird zunächst bestimmt, ob nur der Lastumschalter oder der Lastumschalter und der Wähler nacheinander betätigt werden müssen. Nachdem bestimmt wurde, dass nur der Lastumschalter betätigt werden muss, wird die Verriegelungsbedingung bzw. werden die Verriegelungsbedingungen, die zwischen dem Wähler und dem Lastumschalter definiert wurden, überprüft/abgefragt. Beispielsweise darf ein Lastumschalter nicht betätigt werden, wenn der Wähler gerade betätigt wird. Die Überprüfung erfolgt derart, dass das zweite Feedbacksystem 7 des zweiten Motors 13 des zweiten Schaltmittels 18 (Wähler) der Steuereinheit 10 den aktuellen Status meldet bzw. Parameter übermittelt. Dabei wird über das zweite Feedbacksystem 7 die Position bzw. Stellung des zweiten Schaltmittels 18 (Wähler) bestimmt und übermittelt. Weiterhin meldet das zweite Feedbacksystem 7, ob das zweite Schaltmittel 18 (Wähler) aktuell betätigt wird. Falls die ermittelten Parameter die Verriegelungsbedingungen erfüllen, erfolgt die Betätigung des Lastumschalters. Sollten die Verriegelungsbedingungen nicht erfüllt worden sein, wird der Lastumschalter nicht betätigt. Alternativ kann mit der Schaltung bzw. Betätigung des Lastumschalters gewartet werden bis die Verriegelungsbedingungen erfüllt werden, also der Wähler in einer bestimmten Position steht oder sich nicht mehr bewegt. Weiterhin kann die Betätigung abgebrochen und/oder ein Fehlersignal erzeugt werden.
Die Steuervorrichtung 2 umfasst eine Steuereinheit 10 mit einem Speicher 5 und mindestens ein Leistungsteil 11 mit einem Speicher 5. Im Speicher 5 kann zum Beispiel eine Zuordnung von Schaltstellungen des ersten Schaltmittels 17 (Lastumschalter) und des zweiten Schaltmittels 18 (Wähler) hinterlegt werden. Ebenso können im Speicher 5 die Werte für die Positionen der einzelnen Antriebswellen 16 hinterlegt werden.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des beschriebenen Antriebssystems 3 für mindestens drei Schaltmittel 17, 18 und 19 eines Betriebsmittels 20. Bei dieser Ausführungsform sind drei Schaltmittel 17, 18 und 19 vorgesehen. Das erste Schaltmittel 17 ist ein Lastumschalter. Das zweite Schaltmittel 18 ist ein Wähler. Das dritte Schaltmittel 19 ist ein Vorwähler. Jedes der drei Schaltmittel 17, 18, 19 wird von jeweils einem eigenen Motor 12, 13 und 14 betätigt. Jedem der drei Schaltmittel 17, 18, 19 ist jeweils ein Feedbacksystem 6, 7, 8 zugeordnet. Auch hier können unterschiedliche Verriegelungsbedingungen in der Steuereinheit 10 geprüft werden. Hierzu werden die Parameter der Feedbacksysteme 6, 7, 8 abgefragt. So ist zum Beispiel bei der hier beschriebenen Ausführung eine Betätigung des Vorwählers (drittes Schaltmittel 19) nur dann möglich, wenn der Wähler (zweites Schaltmittel 18) und der Lastumschalter (erstes Schaltmittel 17) in einer bestimmten Position stehen und nicht betätigt werden. Der Vorwähler (drittes Schaltmittel 19) dürfte beispielsweise nur dann betätigt werden, wenn der Laststufenschalter (erstes Schaltmittel 17) und der Wähler (zweites Schaltmittel 18) im Wesentlichen nur noch mit der Stammwicklung des Transformators (nicht dargestellt) verbunden sind und die Wicklung (Grobstufe oder Regelwicklung), die durch den Vorwähler (drittes Schaltmittel 19) umgepolt werden soll, nicht beschaltet ist.
3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems 3, wie in 3 beschrieben, bei drei Betriebsmitteln 20. Drei Betriebsmittel 20 können insbesondere drei Transformatoren sein, deren Anzapfungen (nicht dargestellt) mit den drei Schaltmitteln 17, 18 und 19 mittels der gemeinsamen Steuerreinheit 10 koordiniert beschaltet werden. Die drei, jedem der Transformatoren (Betriebsmittel 20) zugeordneten Schaltmittel 17, 18 und 19 entsprechen in ihrer Funktion den drei in 2 beschriebenen Schaltmitteln 17, 18 und 19. Nach dem Erhalt eines Schaltsignals wird zunächst überprüft, welche der Schaltmittel 17, 18 oder 19 betätigt werden müssen. Hierzu können drei Schaltmittelgruppen 30, 40 und 50 gebildet werden. So besteht die erste Schaltmittelgruppe 30 aus den jeweils ersten Schaltmitteln 17, nämlich den Lastumschaltern, in den jeweiligen Transformatoren (Betriebsmittel 20). Eine zweite Schaltmittelgruppe 40 stellen die jeweils zweiten Schaltmittel 18, nämlich die Wähler dar. Eine dritte Schaltmittelgruppe 50 stellen die jeweils dritten Schaltmittel 19, nämlich die Vorwähler 50 dar. Vor einer Betätigung wird überprüft, ob die bestimmte Schaltmittelgruppe 30, 40 oder 50 die Verriegelungsbedingungen erfüllt. Hier wird beispielsweise geprüft, in welcher Position jeder einzelne der Wähler (zweites Schaltmittel 18) der drei Betriebsmittel 20 steht und ob sich einer von diesen bewegt. Die Überprüfung der Verriegelungsbedingungen erfolgt anhand der Parameter der jeweiligen Feedbacksysteme 6, 7 und 8, die in jedem der Betriebsmittel 20 den jeweiligen Schaltmitteln 17, 18 und 19 zugeordnet sind. Das Leistungsteil 11, das jedem Antriebssystem 3 eines jeden Betriebsmittels 20 zugeordnet ist, ist mit einem Bus 21 mit einer zentralen und einzigen Steuereinheit 10 verbunden. Mittels der zentralen Steuereinheit 10 wird die Betätigung der jeweiligen Schaltmittel 17, 18 und 19 zu jedem der drei Betriebsmittel 20 koordiniert und gesteuert. Wie in 2 bereits beschrieben, greift das Leistungsteil 11 auf die den jeweiligen Schaltmitteln 17, 18 und 19 zugeordneten Motoren 12, 13 oder 14 zu.
4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des beschriebenen Antriebssystems 3. In diesem Fall ist das erste Schaltmittel 17 ein Lastumschalter und die weiteren drei zweiten Schaltmittel 18 sind drei einphasig ausgeführte Wähler. Das erste Schaltmittel 17 wird von dem ihm zugeordneten ersten Motor 12 betätigt. Dem ersten Schaltmittel 17 ist das erste Feedbacksystem 6 zugeordnet. Die drei zweiten Schaltmittel 18 werden von jeweils einem eigenen zweiten Motor 13 betätigt und weisen jeweils ein zweites Feedbacksystem 7 auf. Alternativ könne alle drei Wähler von einem gemeinsamen zweiten Motor 7 betätigt werden. Auch hier können unterschiedliche Verriegelungsbedingungen in der Steuereinheit 10 geprüft werden, indem die Parameter der ersten und der zweiten Feedbacksysteme 6 und 7 abgefragt werden. Der Lastumschalter (erstes Schaltmittel 12) ist hier dreiphasig ausgebildet. Die Wähler (zweite Schaltmittel 18) können zu einer Schaltmittelgruppe 40 zusammengefasst werden.
5 zeigt einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf. Hierbei erhält die Steuervorrichtung 2 ein Schaltsignal für die Betätigung eines Laststufenschalters, der vorzugweise ein erstes Schaltmittels 17 und ein zweites Schaltmittel 18, also einen Lastumschalter und einen Wähler aufweist. Dieses Schaltsignal kann beispielsweise durch manuelle Eingabe bei Wartungsarbeiten erzeugt werden. Alternativ kann das Schaltsignal durch eine Vorrichtung zur Spannungsregelung gegeben werden, wenn beispielsweise die Spannung am Betriebsmittel 20, also dem Transformator, fällt oder steigt. Nach dem Empfangen des Schaltsignals wird zunächst bestimmt, welches der Schaltmittel 17 oder 18 oder beide Schaltmittel 17 und/oder 18 betätigt werden müssen. Nach der Auswahl des zu betätigenden Schaltmittels 17 und 18 fragt die Steuereinheit 10 mindestens einen Parameter ab. Im Beispiel aus 1 handelt es sich bei dem abgefragten Parameter zum Bespiel um die Position des Wählers, also des zweiten Schaltmittels 18, die das zugehörige zweite Feedbacksystem 7 des zweiten Motors 13 bestimmt. In der Steuereinheit 10 ist mindestens eine Verriegelungsbedingung im Speicher 5 hinterlegt, die durch den mindestens einen Parameter erfüllt oder nicht erfüllt werden kann. Wird bei der Überprüfung die Verriegelungsbedingung erfüllt, erfolgt die Umschaltung des ersten Schaltmittels 17, sprich der Lastumschalter wird betätigt. Wird die Verriegelungsbedingung bei der Überprüfung nicht erfüllt, erfolgt keine Betätigung des ersten Schaltmittels 17, also auch keine Umschaltung. Die Steuereinheit 10 kann dann abwarten bis der Parameter die Verriegelungsbedingung erfüllt und führt dann die Umschaltung durch. Alternativ kann die Umschaltung schon vor Beginn abgebrochen werden. Die Auslösung eines Fehlersignals ist ebenfalls möglich. Ausgehend vom Beispiel in 1 würde vor der Betätigung eines Lastumschalters (erstes Schaltmittel 17) zunächst überprüft, in welcher Stellung (Position) sich der Wähler (zweites Schaltmittel 18) befindet und/oderob sicher dieser gerade bewegt, sprich gerade betätigt wird. Auf Grund der Verriegelungsbedingungen in diesem Beispiel darf der Lastumschalter (erstes Schaltmittel 17) nicht betätigt werden, wenn der Wähler (zweites Schaltmittel 17) gerade betätigt wird oder beispielweise in einer ungeeigneten/nicht zugelassenen Stellung (Position) steht. Die für die Überprüfung der Verriegelungsbedingungen notwendigen Parameter werden durch das zweite Feedbacksystem 7 des zweiten Motors 13 des Wählers (zweites Schaltmittel 18) ausgegeben. Dabei ist das zweite Feedbacksystem 7 beispielsweise als Multiturn-Drehgeber ausgebildet, der direkt oder indirekt mit der Antriebswelle 16, die zwischen dem zweiten Motor 13 und dem Wähler (zweites Schaltmittel 18) angeordnet ist, verbunden ist. Der Multiturn-Drehgeber bestimmt dann die Parameter, wie die Position des Wählers (zweites Schaltmittel 18) anhand der Position der Antriebswelle 16.
Je nach Ausgestaltung des Antriebssystems 3 können unterschiedliche Parameter mit unterschiedlichen Verriegelungsbedingungen kombiniert werden. So werden, wie in der Ausführungsform in 2 gezeigt, vor der Betätigung des Lastumschalters (erstes Schaltmittel 17) die Position (Stellungen) des Wähler und des Vorwählers (zweites und drittes Schaltmittel 18 und 19) überprüft. Alternativ wird vor der Betätigung des Wählers (zweites Schaltmittel 18) die Verriegelungsbedingung, also die Parameter des Lastumschalters (erstes Schaltmittel 17) und des Vorwählers (drittes Schaltmittel 19) überprüft. Auch hier werden die Parameter über die jeweiligen Feedbacksysteme 6 und 8 abgefragt, die als Multiturn-Drehgeber ausgebildet sind.
Die abzufragenden Parameter können beliebig bestimmt werden bzw. beliebiger Art sein. Die Parameter können aus Feedbacksystemen 6, 7 und 8 an den jeweiligen Motoren 12, 13 und 14 der jeweiligen Schaltmittel 17, 18 und 19, aus einfachen Sicherheitsschaltern des Betriebsmittels 20 oder sogar aus kundenspezifischen Freigabeknöpfen stammen.
Die Verriegelungsbedingungen definieren, welche Zustände erfüllt sein müssen, damit eine Umschaltung nicht „verriegelt“, also gesperrt wird. Diese Bedingungen sind an Parameter geknüpft, die durch Stellungen bzw. Positionen von Schaltmitteln 17, 18 und 19, die aktuellen Stati und Bewegungszustände gebildet bzw. definiert werden.
Die Verriegelungsbedingungen können einen oder mehrere Parameter von einem oder beliebig vielen Feedbacksystemen 6, 7 und 8 nutzen.
Die Parameter können zum Beispiel die Bewegungszustände von Schaltmitteln, Position bzw. Stellung von Schaltmitteln, Positionsbereich bzw. Stellungsbereich von Schaltmitteln, Temperaturen von Betriebsmitteln, kundenspezifische Schaltsignale, Sicherheitseinrichtungen und Ähnliches sein.
Die Schaltmittel können Lastumschalter, Wähler, Wender und Doppelwender sein. Diese können einphasig oder mehrphasig ausgestaltet sein.
Bezugszeichenliste

2: Steuervorrichtung
3: Antriebssystem
5: Speicher
6: erstes Feedbacksystem
7: zweites Feedbacksystem
8: drittes Feedbacksystem
10: Steuereinheit
11: Leistungsteil
12: erster Motor
13: zweiter Motor
14: dritter Motor
16: Antriebswelle
17: erstes Schaltmittel
18: zweites Schaltmittel
19: drittes Schaltmittel
20: Betriebsmittel
21: Bus
30: erste Schaltmittelgruppe
40: zweite Schaltmittelgruppe
50: dritte Schaltmittelgruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014110732 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines ersten Schaltmittels (17) oder mindestens eines zweiten Schaltmittels (18, 19) eines Betriebsmittels (20), gekennzeichnet durch folgende Schritte: - dass eine Steuereinheit (10) ein Schaltsignal empfängt; - dass mittels der Steuereinheit (10) auf Basis des Schaltsignals das erste Schaltmittel (17) oder mindestens das zweite Schaltmittel (18, 19) zur Umschaltung ausgewählt wird; - dass mindestens ein Parameter des ersten Schaltmittels (17) oder des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) durch die Steuereinheit (10) abgefragt wird; - dass eine Verriegelungsbedingung anhand des mindestens einen abgefragten Parameters für das erste Schaltmittel (17) oder eine Verriegelungsbedingung für das mindestens zweite Schaltmittel (18, 19) überprüft wird; und - dass die Umschaltung mittels des ausgewählten ersten Schaltmittels (17) oder des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) durchgeführt wird, wenn die entsprechende Verriegelungsbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Parameter des ersten Schaltmittels (17) mittels eines ersten Feedbacksystems (6) und der mindestens eine Parameter des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) mittels eines dem mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) zugeordneten Feedbacksystems (7, 8) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die durch das Feedbacksystem (6, 7, 8) ermittelten Parameter für die Umschaltung eines der Schaltmittel (17, 18, 19) eine Stellung oder Position des jeweiligen Schaltmittels (17, 18, 19) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die durch das Feedbacksystem (6, 7, 8) ermittelten Parameter für die Umschaltung eines der Schaltmittel (17, 18, 19) ein Bewegungszustand des jeweiligen Schaltmittels (17, 18, 19) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Steuereinheit (10) die abgefragten Parameter des ersten Schaltmittels (17) und/oder des mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) ausgewertet und zusammengeführt werden, damit das erste Schaltmittel (17) und/oder das erste Schaltmittel (17) und das mindestens zweite Schaltmittel (18, 19) bedarfsgerecht angesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei für die Durchführung der Umschaltung ein dem Betriebsmittel (20) zugeordnetes Leistungsteil (11) von der Steuereinheit (10) zur Betätigung des ausgewählten ersten Schaltmittels (17) oder des ausgewählten mindestens zweiten Schaltmittels (18, 19) angesteuert wird und das Leistungsteil (11) in Abhängigkeit von der Durchführung der Umschaltung einen mit dem ersten Schaltmittel (17) über eine Antriebswelle (16) verbundenen ersten Motor (12) und mit dem mindestens zweiten Schaltmittel (18, 19) über jeweils eine Antriebswelle (16) verbundenen jeweils zweiten Motor (13) betätigt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jedes Feedbacksystem (7, 8, 9), direkt oder indirekt der jeweiligen Antriebswelle (16) der Schaltmittel (17, 18,19) zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedem der mehreren Betriebsmittel (20) ein Leistungsteil (11) zugeordnet ist und die Leistungsteile (11) von der Steuereinheit (10) angesteuert werden, wobei die ersten Schaltmittel (17) der mehrerer Betriebsmittel (20) zu einer ersten Schaltmittelgruppe (30) und das mindestens eine zweite Schaltmittel (18, 19) zu mindesten einer zweiten Schaltmittelgruppe (40, 50) zusammengefasst werden.
Antriebssystem (3) für mindestens zwei Schaltmittel (17, 18, 19) eines Betriebsmittels (20), gekennzeichnet durch: - ein erstes Schaltmittel (17), das über eine Antriebswelle (16) mit einem ersten Motor (12) verbunden ist; - mindestens ein zweites Schaltmittel (18, 19), das über eine Antriebswelle (16) mit mindestens je einem zweiten Motor (13, 14) verbunden ist; - je ein Feedbacksystem (6, 7, 8), das dem ersten Motor (12) und jedem mindestens zweiten Motor (13, 14) zugeordnet ist, um mindestens einen Parameter der Schaltmittel (17, 18, 19) zu ermitteln; und - eine Steuereinheit (10), die mit einem Leistungsteil (11) kommunikativ verbunden ist, um mit dem ersten Motor (12) das erste Schaltmittel (17) oder mit dem mindestens zweiten Motor (18, 19) das mindestens eine zweite Schaltmittel (18, 19) zu betätigen, wenn die durch den mindestens einen ermittelten und in der Steuereinheit (10) ausgewerteten Parameter entsprechende Verriegelungsbedingung erfüllt ist.
Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei die mindestens zweiten Schaltmittel (18, 19) ein zweites Schaltmittel (18), das mit einem zweiten Motor (13) verbunden ist und ein drittes Schaltmittel (19), das mit einem dritten Motor (13) verbunden ist, umfassen.
Antriebssystem (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das Antriebssystem (3) mehreren Betriebsmitteln (20) zugeordnet ist, jedem Betriebsmittel (20) ein Leistungsteil (11) zugeordnet ist und die Leistungsteile (11) mit der Steuereinheit (10) kommunikativ verbunden sind, wobei die ersten Schaltmittel (17) der mehreren Betriebsmittel (20) zu einer ersten Schaltmittelgruppe (30) zusammengefasst sind und das mindestens zwei zweite Schaltmittel (18, 19) zu mindestens einer zweiten Schaltmittelgruppe (40, 50) zusammenfasst sind.
Antriebssystem (3) nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine zweite Schaltmittel (18, 19) aus einem zweiten Schaltmittel (18) und einem dritten Schaltmittel (19) besteht, wobei die zweiten Schaltmittel (18) zu einer zweiten Schaltmittelgruppe (40) und das dritte Schaltmittel (19) zu einer dritten Schaltmittelgruppe (50) zusammengefasst sind.
Antriebssystem (3) nach Anspruch 9, wobei jedes der zweiten Schaltmittel (18) jeweils mit dem zweiten Motor (13) über die Antriebswelle (16) verbunden ist und die zweiten Schaltmittel (18) zu einer zweiten Schaltmittelgruppe (40) zusammengefasst sind.
Antriebssystem (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Steuereinheit (10) und das Leistungsteil (11) jeweils einen Speicher (5) umfassen.