DE102022123571B3

DE102022123571B3 - SYSTEM FOR ACTUATING A TAP SWITCH

Info

Publication number: DE102022123571B3
Application number: DE102022123571.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Heger; Udo Hertel
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2042-09-16
Also published as: WO2024056265A1

Abstract

System (1) zur Betätigung wenigstens eines Stufenschalters umfassend- einen Stufenschalter (2) zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen NNeiner Regelwicklung (3) eines Transformators (4), wobei der Stufenschalter (2) einen Positionsgeber (5) zur Erfassung der aktuellen Stellung des Stufenschalters (2) aufweist,- eine Antriebseinheit (6), die einen Motor (14) und ein Getriebe (13) aufweist,- eine Steuereinheit (7), die eine externe Signalschnittstelle (19) aufweist, wobei- die Antriebseinheit (6) weiterhin eine Motorsteuerung (8) und einen Motortreiber (15) umfasst, wobei die Motorsteuerung (8) dazu ausgebildet ist, die aktuelle Stellung des Stufenschalters (2) von dem Positionsgeber (5) zu empfangen und den Motor (14) zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des Stufenschalters (2) von einer Wicklungsanzapfung NJauf eine neue Wicklungsanzapfung NJ+1durchgeführt wird,- die Steuereinheit (7) dazu ausgebildet ist, die Motorsteuerung (8) zu betätigen, wobei- der Stufenschalter (2) einen Stufenschalterkopf (9) aufweist, mittels dem der Stufenschalter (2) an einem Gehäuse (10) des Transformators (4) fixierbar ist,- die Antriebseinheit (6) unmittelbar an dem Stufenschalterkopf (9) angeordnet ist.System (1) for actuating at least one tap changer comprising a tap changer (2) for switching between winding taps and a control winding (3) of a transformer (4), the tap changer (2) having a position sensor (5) for detecting the current position of the tap changer ( 2), - a drive unit (6) which has a motor (14) and a gearbox (13), - a control unit (7) which has an external signal interface (19), wherein - the drive unit (6) also has a Motor control (8) and a motor driver (15), the motor control (8) being designed to receive the current position of the tap changer (2) from the position transmitter (5) and to actuate the motor (14) in such a way that a switchover of the tap changer (2) from a winding tap NJ to a new winding tap NJ+1 is carried out, - the control unit (7) is designed to actuate the motor control (8), wherein - the tap changer (2) has a tap changer head (9). , by means of which the tap changer (2) can be fixed to a housing (10) of the transformer (4), - the drive unit (6) is arranged directly on the tap changer head (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Betätigung wenigstens eines Stufenschalters.The invention relates to a system for actuating at least one tap changer.

Stufenschalter, insbesondere Laststufenschalter, werden zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Transformators eingesetzt. Bekannte Laststufenschalters bestehen beispielsweise aus einem Wähler zur leistungslosen Vorwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Für die Durchführung der Umschaltung beziehungsweise die Betätigung der entsprechenden Bauelemente weisen bekannte Stufenschalter einen Motorantrieb auf, der üblicherweise am Stufenschalterkopf auf dem Transformatordeckel angeordnet ist. Die Motorsteuerung samt Motortreiber ist in der Regel in einem Schaltschrank untergebracht, der über eine Kabelleitung mit dem Motorantrieb verbunden ist. Da die Kabellänge begrenzt ist, ist es erforderlich, den Schaltschrank in unmittelbarer Nähe zum Transformator anzuordnen. In der Regel wird der Schaltschrank daher direkt am Transformatorgehäuse angebracht. Der Schaltschrank bildet außerdem die Schnittstelle zum Benutzer beziehungsweise dem Energienetzbetreiber ab und weist entsprechende Ein- und Ausgabe-Klemmen zur Signalübertragung auf.Tap changers, especially on-load tap changers, are used for uninterrupted switching between winding taps of a transformer. Known on-load tap changers consist, for example, of a selector for power-free preselection of the respective winding tap to which switching is to take place, and a diverter switch for the actual load switching from the previous winding tap to the new, preselected winding tap. To carry out the switching or actuation of the corresponding components, known tap changers have a motor drive, which is usually arranged on the tap changer head on the transformer cover. The motor control including the motor driver is usually housed in a control cabinet that is connected to the motor drive via a cable. Since the cable length is limited, it is necessary to locate the control cabinet in close proximity to the transformer. As a rule, the control cabinet is therefore attached directly to the transformer housing. The control cabinet also forms the interface to the user or the energy network operator and has corresponding input and output terminals for signal transmission.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Schaltschrank aufgrund der begrenzten Kabellänge in unmittelbarer Nähe zum Transformator und somit in einem Gefährdungsbereich für den Betreiber angeordnet ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Ausstattung und die Geräte, die für die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik von Netzen erforderlich sind und die Signale von der Steuerung benötigen, sich entfernt von dem Transformator, beispielsweise in einem Betriebsgebäude der Umspannstation oder einer Leitwarte befinden, sodass ein hoher Kabelaufwand von dem Transformator zu dem Betriebsgebäude beziehungsweise der Leitwarte besteht. Außerdem ist die Installation des Schaltschranks selbst sowie die Einrichtung der entsprechenden Signalschnittstellen mit hohem Aufwand verbunden.The disadvantage of this solution is that, due to the limited cable length, the control cabinet is located in the immediate vicinity of the transformer and thus in a danger area for the operator. Another disadvantage is that the equipment and devices that are required for the measurement, control and regulation technology of networks and that require signals from the controller are located away from the transformer, for example in a substation operating building or a control room are located, so that there is a lot of cabling from the transformer to the operational building or the control room. In addition, installing the control cabinet itself and setting up the corresponding signal interfaces requires a lot of effort.

Aus dem Dokument DE 10 2020 122 444 A1 ist ein Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators mit einem Flanschmodul und einer Überwurfmutter bekannt, wobei der Laststufenschalter mittels der Überwurfmutter und dem Flanschmodul am Stufentransformator befestigbar ist.From the document DE 10 2020 122 444 A1 an on-load tap changer for uninterrupted load switching between different winding taps of a step transformer with a flange module and a union nut is known, the on-load tap changer being attachable to the step transformer by means of the union nut and the flange module.

Das Dokument WO 2008/ 024 048 A1 beschreibt ein Antriebssystem für einen Laststufenschalter.The document WO 2008/ 024 048 A1 describes a drive system for an on-load tap changer.

Das Dokument DE 10 2019 112 718 A1 offenbart ein Antriebssystem für mindestens ein Schaltmittel eines Betriebsmittels mit einem Motor, der über eine Antriebswelle mit dem Schaltmittel des Betriebsmittels mechanisch gekoppelt ist, und einer Steuereinheit, die mit einem Leistungsteil kommunikativ verbunden ist, um mit dem Motor das Schaltmittel zu betätigen, wenn entsprechende Verriegelungsbedingungen erfüllt sind.The document DE 10 2019 112 718 A1 discloses a drive system for at least one switching means of an operating means with a motor which is mechanically coupled to the switching means of the operating means via a drive shaft, and a control unit which is communicatively connected to a power section in order to actuate the switching means with the motor when corresponding locking conditions are met are fulfilled.

Aus dem Dokument DE 10 2019 112 721 A1 ist ein Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung von mindestens zwei Schaltmitteln eines Betriebsmittels und ein Antriebssystem für die mindestens zwei Schaltmittel in dem Betriebsmittel bekannt. Das erste Schaltmittel ist über eine Antriebswelle mit einem ersten Motor verbunden. Das zweite Schaltmittel ist ebenfalls über eine Antriebswelle mit einem zweiten Motor verbunden. Dem ersten Motor und dem zweiten Motor ist je ein Feedbacksystem zugeordnet, um mindestens einen Parameter der Schaltmittel zu ermitteln. Außerdem ist eine Steuereinheit vorgesehen, die mit einem Leistungsteil kommunikativ verbunden ist, um mit dem ersten Motor das erste Schaltmittel oder mit dem zweiten Motor das zweite Schaltmittel zu betätigen, wenn eine Verriegelungsbedingung, die anhand des mindestens einen abgefragten Parameters für das erste Schaltmittel oder für das zweite Schaltmittel überprüft wird, erfüllt ist.From the document DE 10 2019 112 721 A1 a method for carrying out a switchover of at least two switching means of an operating medium and a drive system for the at least two switching means in the operating medium are known. The first switching means is connected to a first motor via a drive shaft. The second switching means is also connected to a second motor via a drive shaft. A feedback system is each assigned to the first motor and the second motor in order to determine at least one parameter of the switching means. In addition, a control unit is provided which is communicatively connected to a power section in order to actuate the first switching means with the first motor or the second switching means with the second motor if a locking condition is determined based on the at least one queried parameter for the first switching means or for the second switching means is checked is fulfilled.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein verbessertes Konzept für ein System zur Betätigung eines Stufenschalters anzugeben, das kompakt und sicher aufgebaut ist, eine einfache Montage ermöglicht und zugleich kostengünstig ist.The object of the present invention is to provide an improved concept for a system for actuating a tap changer that is compact and safe, allows for easy assembly and is at the same time cost-effective.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved by the subject matter of the independent claim. Further embodiments are the subject of the dependent claims.

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, die zur Betätigung des Stufenschalters relevanten Komponenten räumlich dorthin zu verlegen, wo sie benötigt werden. Mit anderen Worten wird gemäß dem verbesserten Konzept vorgeschlagen, die elektronische Motorsteuerung samt dem Motortreiber und, falls vorhanden, einem Energiespeicher mitsamt dem Motor und dem Getriebe direkt in die Antriebseinheit am Stufenschalterkopf zu integrieren, und die Signalschnittstellen für den Betreiber in das Betriebsgebäude des Umspannwerkes zu verlegen, wo sich auch die Geräte der Netzleittechnik befinden. Auf diese Weise kann der Schaltschrank am Transformator komplett entfallen und der Kabelaufwand reduziert werden.The improved concept is based on the idea of relocating the components relevant to operating the tap changer to where they are needed. In other words, according to the improved concept, it is proposed to integrate the electronic motor control together with the motor driver and, if available, an energy storage unit together with the motor and the gearbox directly into the drive unit on the tap changer head, and to integrate the signal interfaces for the operator into the operating building of the substation where the network control technology devices are located. In this way the control cabinet can on the transformer are completely eliminated and the amount of cables is reduced.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein System zur Betätigung wenigstens eines Stufenschalters angegeben, das einen Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Transformators umfasst, wobei der Stufenschalter einen Positionsgeber zur Erfassung der aktuellen Stellung des Stufenschalters aufweist. Mit anderen Worten gibt der Positionsgeber an, auf welcher Wicklungsanzapfung der Regelwicklung sich der Stufenschalter gerade befindet. Weiterhin umfasst das System eine Antriebseinheit, die einen Motor und ein Getriebe aufweist, sowie eine Steuereinheit, die wenigstens eine externe Signalschnittstelle aufweist.According to the improved concept, a system for actuating at least one tap changer is specified, which comprises a tap changer for switching between winding taps of a control winding of a transformer, the tap changer having a position sensor for detecting the current position of the tap changer. In other words, the position sensor indicates which winding tap of the control winding the tap changer is currently located on. Furthermore, the system includes a drive unit that has a motor and a transmission, as well as a control unit that has at least one external signal interface.

Die externe Signalschnittstelle dient zum Ein- und Ausgang von Betreibersignalen bzw. den Signalen der Netzleittechnik.The external signal interface is used for the input and output of operator signals or network control technology signals.

Der Motor ist beispielsweise als Servomotor, Gleichstrommotor oder bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet.The motor is designed, for example, as a servo motor, direct current motor or brushless direct current motor.

Dabei umfasst die Antriebseinheit weiterhin eine Motorsteuerung und einen Motortreiber. Die Motorsteuerung ist dazu ausgebildet, die aktuelle Stellung des Stufenschalters von dem Positionsgeber zu empfangen und den Motor zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des Stufenschalters von einer Wicklungsanzapfung auf eine neue Wicklungsanzapfung durchgeführt wird.The drive unit also includes a motor control and a motor driver. The motor control is designed to receive the current position of the tap changer from the position transmitter and to actuate the motor in such a way that the tap changer is switched from a winding tap to a new winding tap.

Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die Motorsteuerung zu betätigen. Die Betätigung erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von einem Spannungsregler, der die Netzspannung überwacht und diese über Schaltbefehle an den Stufenschalter beziehungsweise die Steuereinheit in einem festgelegten Sollbereich hält. Alternativ kann die Steuereinheit auch von einer übergeordneten Steuereinrichtung, beispielsweise einer Leitwarte, angesteuert werden.The control unit is designed to operate the engine control. The actuation takes place, for example, depending on a voltage regulator that monitors the mains voltage and keeps it in a specified target range via switching commands to the tap changer or the control unit. Alternatively, the control unit can also be controlled by a higher-level control device, for example a control room.

Durch die Verlegung der Motorsteuerung und des Motortreibers in die Antriebseinheit des Stufenschalters wird die komplette Antriebsfunktionalität räumlich direkt an den Stufenschalter gelegt, was die Bauweise des Systems zur Betätigung des Stufenschalters kompakter macht und den Kabel- und Installationsaufwand reduziert. Der Platzaufwand vor Ort am Transformator wird ebenfalls reduziert, da der Schaltschrank entfällt. Die Steuereinheit mit den externen Schnittstellen zur Netzleittechnik beziehungsweise dem Betreiber muss nicht zwingend in Transformatornähe angeordnet sein, was dem Betreiber mehr Freiraum bei der Auswahl des Standortes der Steuereinheit bietet und den zusätzlichen Vorteil bringt, dass sich der Zugang zur Steuerung des Systems für den Betreiber nicht mehr im Gefährdungsbereich befindet.By relocating the motor control and the motor driver to the drive unit of the tap changer, the complete drive functionality is placed directly on the tap changer, which makes the design of the system for operating the tap changer more compact and reduces the amount of cable and installation work. The amount of space required on site at the transformer is also reduced because there is no need for a control cabinet. The control unit with the external interfaces to the network control technology or the operator does not necessarily have to be located near the transformer, which offers the operator more freedom when selecting the location of the control unit and has the additional advantage that the operator does not have access to the system control is no longer in the danger zone.

Die Motorsteuerung ist bevorzugt als elektronische Steuerung, insbesondere als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet.The engine control is preferably designed as an electronic control, in particular as a programmable logic controller.

Erfindungsgemäß weist der Stufenschalter einen Stufenschalterkopf auf, mittels dem der Stufenschalter an einem Gehäuse des Transformators fixierbar ist, wobei die Antriebseinheit unmittelbar an dem Stufenschalterkopf angeordnet ist. Der Stufenschalterkopf kann beispielsweise als Flansch ausgebildet sein und sich am Transformatordeckel befinden.According to the invention, the tap changer has a tap changer head, by means of which the tap changer can be fixed to a housing of the transformer, the drive unit being arranged directly on the tap changer head. The tap changer head can, for example, be designed as a flange and be located on the transformer cover.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit räumlich getrennt von dem Stufenschalter und dem Transformator, insbesondere in einem Betriebsgebäude eines Umspannwerkes und/oder einer Leitwarte, angeordnet.According to a further embodiment, the control unit is arranged spatially separated from the tap changer and the transformer, in particular in an operating building of a substation and/or a control room.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System eine erste Leitung zur internen Kommunikation zwischen der Antriebseinheit und der Steuereinheit. Mit anderen Worten ist die erste Leitung als Kommunikationsleitung ausgebildet. Hierfür weisen die Antriebseinheit und die Steuereinheit jeweils eine Kommunikationsschnittstelle auf. Die Kommunikationsschnittstelle dient zur Übertragung der Stufenschaltersignale, die von entsprechenden Sensoren im Stufenschalter erfasst und über die erste Leitung von der Antriebseinheit an die Steuereinheit übermittelt werden, sowie der Ansteuerung des Stufenschalters. Die Sensoren, beispielsweise ein Endstellungssensor, der angibt, wenn sich der Stufenschalter in einer Endstellung befindet, ein Temperatursensor, der die Temperatur im Stufenschalter misst, ein Feuchtesensor, der die Feuchte des sich im Stufenschalter befindlichen Isolieröls misst, oder ein Stromsensor, der den Laststrom des Stufenschalters misst, übermitteln dabei die entsprechenden Messwerte an die Antriebseinheit, insbesondere die Motorsteuerung der Antriebseinheit. Dort werden die Messwerte digitalisiert und weiter an die Steuereinheit übermittelt. Auch die aktuelle Stellung des Stufenschalters, die von dem Positionsgeber erfasst wird, wird über die erste Leitung übermittelt.According to a further embodiment, the system comprises a first line for internal communication between the drive unit and the control unit. In other words, the first line is designed as a communication line. For this purpose, the drive unit and the control unit each have a communication interface. The communication interface is used to transmit the tap changer signals, which are detected by corresponding sensors in the tap changer and transmitted from the drive unit to the control unit via the first line, as well as to control the tap changer. The sensors, for example an end position sensor that indicates when the tap changer is in an end position, a temperature sensor that measures the temperature in the tap changer, a moisture sensor that measures the moisture of the insulating oil in the tap changer, or a current sensor that measures the load current of the tap changer, transmit the corresponding measured values to the drive unit, in particular the motor control of the drive unit. There the measured values are digitized and transmitted to the control unit. The current position of the tap changer, which is detected by the position sensor, is also transmitted via the first line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur internen Kommunikation ein Bussystem verwendet. Vorteilhaft an der Verwendung eines Bussystems ist die Möglichkeit zum Datenaustausch beziehungsweise zur Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern des Systems sowie die große, räumliche Distanz, die über ein Bussystem zwischen den Teilnehmern ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Bussystems sind die standardisierten Kommunikationsprotokolle, die für die Kommunikation verwendet werden.According to a further embodiment, a bus system is used for internal communication. The advantage of using a bus system is the possibility of data exchange or communication between several participants in the system as well as the large spatial distance that is made possible between the participants via a bus system. Another advantage of using a bus system is the standardi sified communication protocols used for communication.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System eine zweite Leitung zur Spannungsversorgung der Antriebseinheit.According to a further embodiment, the system comprises a second line for supplying voltage to the drive unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Leitung als eine gemeinsame Leitung ausgebildet. Mit anderen Worten können die erste und die zweite Leitung auch als eine Hybridleitung ausgeführt sein.According to a further embodiment, the first and second lines are designed as a common line. In other words, the first and second lines can also be designed as a hybrid line.

Das System umfasst folglich maximal zwei Leitungen zwischen der Antriebseinheit am Transformator und der Steuereinheit, die der Kommunikation und Spannungsversorgung dienen. Der Kabelaufwand wird damit auf ein mögliches Minimum reduziert.The system therefore includes a maximum of two lines between the drive unit on the transformer and the control unit, which are used for communication and power supply. This reduces the amount of cable required to a possible minimum.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit einen elektrischen Energiespeicher. Durch den Energiespeicher wird insbesondere sichergestellt, dass auch bei einem Störfall, beispielsweise einem Stromausfall oder einem Abriss der Kommunikation, eine angefangene Umschaltung des Stufenschalters zu Ende geführt wird.According to a further embodiment, the drive unit comprises an electrical energy storage device. The energy storage ensures in particular that even in the event of a malfunction, for example a power failure or a breakdown in communication, a changeover of the tap changer that has been started is completed.

Gemäß einer Ausführungsform ist der elektrische Energiespeicher als Kondensator oder als Batterie ausgebildet.According to one embodiment, the electrical energy storage is designed as a capacitor or as a battery.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stufenschalter einen mechanischen Federenergiespeicher. Dabei spannt eine von dem Motor mit konstanter Drehzahl angetriebene Abtriebswelle eine Speicherfeder bis zu einem Maximalpunkt vor. Nach Überschreiten dieses Maximalpunktes entspannt sich die Speicherfeder schlagartig und treibt dabei eine Antriebswelle sprungartig an, welche wiederum die entsprechenden Kontakte zur Durchführung der Umschaltung des Stufenschalters in die neue Stellung betätigt.According to a further embodiment, the tap changer comprises a mechanical spring energy storage. An output shaft driven by the motor at a constant speed pretensions a storage spring to a maximum point. After this maximum point is exceeded, the storage spring suddenly relaxes and suddenly drives a drive shaft, which in turn actuates the corresponding contacts to switch the tap changer to the new position.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System einen Federenergiespeicher und/oder einen Energiespeicher.According to one embodiment, the system comprises a spring energy storage and/or an energy storage.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuereinheit eine Eingabeeinheit. Für die Eingabe von Daten in die Steuereinheit kann die Eingabeeinheit beliebig ausgebildet sein. Die Eingabeeinheit kann beispielsweise als lokale Bedieneinheit an der Steuereinheit ausgebildet sein und ein an der Steuereinheit angeordnetes Drehrad, Tasten, einen Anschluss für externe Speichermedien, beispielsweise einen Anschluss für einen USB-Stick oder eine SD-Karte, oder einen Touchscreen oder Kombinationen davon aufweisen. Ebenso kann die Eingabeeinheit als mobiles Endgerät, beispielsweise als Tablet oder Smartphone, ausgebildet sein und kabellos mit der Steuereinheit verbindbar sein.According to one embodiment, the control unit comprises an input unit. The input unit can be designed in any way for entering data into the control unit. The input unit can, for example, be designed as a local operating unit on the control unit and have a rotary wheel arranged on the control unit, buttons, a connection for external storage media, for example a connection for a USB stick or an SD card, or a touchscreen or combinations thereof. Likewise, the input unit can be designed as a mobile terminal, for example as a tablet or smartphone, and can be connected wirelessly to the control unit.

Die Steuereinheit und die Eingabeeinheit können jeweils als separate Einheiten oder als eine gemeinsame bauliche Einheit ausgebildet sein.The control unit and the input unit can each be designed as separate units or as a common structural unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuereinheit eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe von Daten und Signalen betreffend das System. Die Ausgabe kann auf beliebe Art und Weise erfolgen, beispielsweise visualisiert auf einem Bildschirm oder als digitale oder analoge Signale zur Weiterverarbeitung in einem angrenzenden oder übergeordneten System, beispielsweise dem Betreibersystem.According to a further embodiment, the control unit comprises an output unit for outputting data and signals relating to the system. The output can be done in any way, for example visualized on a screen or as digital or analog signals for further processing in an adjacent or higher-level system, for example the operator system.

Die Steuereinheit und die Ausgabeeinheit können jeweils als separate Einheiten oder als eine gemeinsame bauliche Einheit ausgebildet sein.The control unit and the output unit can each be designed as separate units or as a common structural unit.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Eingabeeinheit und die Ausgabeeinheit als separate Einheiten oder als eine gemeinsame Einheit ausgebildet.According to one embodiment, the input unit and the output unit are designed as separate units or as a common unit.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Steuereinheit, die Eingabeeinheit und die Ausgabeeinheit als eine gemeinsame Einheit ausgebildet.According to one embodiment, the control unit, the input unit and the output unit are designed as a common unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit entfallen und die Antriebseinheit direkt von einem angrenzenden oder übergeordneten System, beispielsweise dem Betreibersystem, angesteuert werden. In diesen Fall bildet das Betreibersystem die Funktionalität der Steuereinheit ab.According to a further embodiment, the control unit can be omitted and the drive unit can be controlled directly from an adjacent or higher-level system, for example the operator system. In this case, the operator system maps the functionality of the control unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System wenigstens einen zweiten Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Transformators, wobei der wenigstens eine zweite Stufenschalter einen zweiten Positionsgeber zur Erfassung der aktuellen Stellung des wenigstens einen zweiten Stufenschalters aufweist. Des Weiteren umfasst das System wenigstens eine zweite Antriebseinheit, die einen zweiten Motor und ein zweites Getriebe aufweist und dem wenigstens einen zweiten Stufenschalter zugeordnet ist, wobei die wenigstens eine zweite Antriebseinheit weiterhin eine zweite Motorsteuerung und einen zweiten Motortreiber umfasst, wobei die zweite Motorsteuerung dazu ausgebildet ist, die aktuelle Stellung des wenigstens einen zweiten Stufenschalters von dem zweiten Positionsgeber zu empfangen und den zweiten Motor zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des wenigstens einen zweiten Stufenschalters von einer Wicklungsanzapfung auf eine neue Wicklungsanzapfung durchgeführt wird. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, jede Motorsteuerung des Systems zu betätigen.According to a further embodiment, the system comprises at least one second tap changer for switching between winding taps of a control winding of a transformer, wherein the at least one second tap changer has a second position sensor for detecting the current position of the at least one second tap changer. Furthermore, the system comprises at least one second drive unit, which has a second motor and a second transmission and which is assigned at least one second tap changer, wherein the at least one second drive unit further comprises a second motor control and a second motor driver, the second motor control being designed for this purpose is to receive the current position of the at least one second step switch from the second position transmitter and to actuate the second motor in such a way that the at least one second step switch is switched from a winding tap to a new winding tap. This is the case Control unit designed to operate each engine control of the system.

Die Betätigung der Motorsteuerungen des Systems kann einzeln oder gemeinsam beziehungsweise parallel erfolgen. Je nach Anwendungsfall kann dabei der zweite Stufenschalter einem zweiten Transformator oder dem gleichen Transformator wie der erste Stufenschalter zugeordnet sein. Eine separate Betätigung der Motorsteuerungen erfolgt beispielsweise bei Phasenschieberanwendungen. Eine gemeinsame beziehungsweise parallele Betätigung der Motorsteuerungen erfolgt beispielsweise, wenn mehrere einphasige oder dreiphasige Transformatoren im Parallelbetrieb laufen. In diesem Fall weist jeder Transformator einem ihm zugeordneten Stufenschalter auf.The system's motor controls can be operated individually or together or in parallel. Depending on the application, the second tap changer can be assigned to a second transformer or the same transformer as the first tap changer. The motor controls are operated separately, for example in phase shifter applications. Common or parallel actuation of the motor controls occurs, for example, when several single-phase or three-phase transformers run in parallel. In this case, each transformer has a tap changer assigned to it.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System einen ersten, einen zweiten und einen dritten Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung wenigstens eines Transformators, wobei jeder Stufenschalter einen Positionsgeber zur Erfassung der aktuellen Stellung des jeweiligen Stufenschalters aufweist. Das System gemäß dieser Ausführungsform umfasst weiterhin eine erste, eine zweite und eine dritte Antriebseinheit, die jeweils einen Motor und ein Getriebe aufweisen und je einem der drei Stufenschalter zugeordnet sind, wobei jede Antriebseinheit weiterhin jeweils eine Motorsteuerung und einen Motortreiber umfasst, wobei jede Motorsteuerung dazu ausgebildet ist, die aktuelle Stellung des jeweiligen zugeordneten Stufenschalters von dem jeweiligen Positionsgeber zu empfangen und den jeweiligen Motor zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des jeweiligen zugeordneten Stufenschalters von einer Wicklungsanzapfung auf eine neue Wicklungsanzapfung durchgeführt wird. Das System umfasst eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, jede Motorsteuerung des Systems separat oder gemeinsam beziehungsweise parallel zu betätigen.According to a further embodiment, the system comprises a first, a second and a third tap changer for switching between winding taps of a control winding of at least one transformer, each tap changer having a position sensor for detecting the current position of the respective tap changer. The system according to this embodiment further comprises a first, a second and a third drive unit, each of which has a motor and a gearbox and each is assigned to one of the three tap changers, each drive unit further comprising a motor controller and a motor driver, each motor controller being associated therewith is designed to receive the current position of the respective assigned tap changer from the respective position transmitter and to actuate the respective motor in such a way that the respective assigned tap changer is switched from a winding tap to a new winding tap. The system includes a control unit that is designed to operate each engine control of the system separately or together or in parallel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System einen ersten, einen zweiten und einen dritten Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung wenigstens eines Transformators, wobei jeder Stufenschalter einen Positionsgeber zur Erfassung der aktuellen Stellung des jeweiligen Stufenschalters aufweist. Das System gemäß dieser Ausführungsform umfasst weiterhin eine erste, eine zweite und eine dritte Antriebseinheit, die jeweils einen Motor und ein Getriebe aufweisen und je einem der drei Stufenschalter zugeordnet sind, wobei jede Antriebseinheit weiterhin jeweils eine Motorsteuerung und einen Motortreiber umfasst, wobei jede Motorsteuerung dazu ausgebildet ist, die aktuelle Stellung des jeweiligen zugeordneten Stufenschalters von dem jeweiligen Positionsgeber zu empfangen und den jeweiligen Motor zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des jeweiligen zugeordneten Stufenschalters von einer Wicklungsanzapfung auf eine neue Wicklungsanzapfung durchgeführt wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine der drei Motorsteuerungen als Master definiert und dazu ausgebildet, die zwei anderen Motorsteuerungen, die als Slaves ausgebildet sind, gemeinsam oder separat zu betätigen. Das System umfasst eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die als Master definierte Antriebseinheit des Systems zu steuern und über diese indirekt die zwei anderen Antriebseinheiten, die als Slaves ausgebildet sind, zu betätigen. According to a further embodiment, the system comprises a first, a second and a third tap changer for switching between winding taps of a control winding of at least one transformer, each tap changer having a position sensor for detecting the current position of the respective tap changer. The system according to this embodiment further comprises a first, a second and a third drive unit, each of which has a motor and a gearbox and each is assigned to one of the three tap changers, each drive unit further comprising a motor controller and a motor driver, each motor controller being associated therewith is designed to receive the current position of the respective assigned tap changer from the respective position transmitter and to actuate the respective motor in such a way that the respective assigned tap changer is switched from a winding tap to a new winding tap. According to this embodiment, one of the three motor controls is defined as a master and is designed to actuate the two other motor controls, which are designed as slaves, together or separately. The system includes a control unit which is designed to control the drive unit of the system, defined as the master, and via this to indirectly operate the two other drive units, which are designed as slaves.

Folglich ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, jede Motorsteuerung des Systems direkt oder indirekt, separat oder gemeinsam beziehungsweise parallel zu betätigen.Consequently, the control unit is designed to operate each engine control of the system directly or indirectly, separately or together or in parallel.

Weitere Ausführungsformen und Implementierungen des Systems ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausführungsformen des Systems.Further embodiments and implementations of the system result directly from the various embodiments of the system.

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.The invention is explained in detail below using 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 numerals. Identical components or components with identical functions may only be explained in relation to the figure in which they first appear. The explanation is not necessarily repeated in subsequent figures.

Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung;
2 eine weitere schematische Darstellung des Systems aus 1;
3 eine zweite Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung;
4 eine dritte Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung;
5 eine vierte Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung.

Show it:

1 a first embodiment of a system according to the improved concept in a schematic representation;
2 another schematic representation of the system 1 ;
3 a second embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation;
4 a third embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation;
5 a fourth embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Systems 1 gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung gezeigt.In 1 a first embodiment of a system 1 according to the improved concept is shown in a schematic representation.

Das System 1 umfasst einen Stufenschalter 2 zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen N_J, N_J+1, N_J+2, ..., N_N einer Regelwicklung 3 eines Transformators 4. Bei dem Transformator 4 handelt es sich beispielsweise um einen Leistungstransformator, der sich in einem Umspannwerk befindet. Für die Umschaltung weist der Stufenschalter 2 beispielsweise einen Wähler (nicht dargestellt) zur leistungslosen Vorwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung N_N, auf die umgeschaltet werden soll, und einen Lastumschalter (nicht dargestellt) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung N_J auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung N_J+1 auf. Der Stufenschalter 2 ist mittels eines Stufenschalterkopfes 9 an einem Gehäuse 10 des Transformators 4, insbesondere an dem Transformatordeckel, befestigt. Der Stufenschalterkopf 9 ist beispielsweise als Flansch ausgebildet. Ein Antriebsmodul 6 ist direkt am Stufenschalterkopf 9 angeordnet.The system 1 includes a tap changer 2 for switching between winding taps N _J , N _J+1 , N _J+2 , ..., N _{N of} a control winding 3 of a transformer 4. The transformer 4 is, for example, a power transformer which is located in a substation. For switching, the tap changer 2 has, for example _, a selector (not shown) for the power-free preselection of the respective winding tap _N Winding tap N _J+1 . The tap changer 2 is attached to a housing 10 of the transformer 4, in particular to the transformer cover, by means of a tap changer head 9. The tap changer head 9 is designed, for example, as a flange. A drive module 6 is arranged directly on the tap changer head 9.

Der Stufenschalter 2 umfasst weiterhin einen Positionsgeber 5, der dazu ausgebildet ist, die aktuelle Position des Stufenschalters 2, also diejenige Wicklungsanzapfung N_J, N_J+1, N_J+2,, ..., N_N, auf welcher sich der Stufenschalter 2 gerade befindet, anzugeben und in Form eines analogen oder digitalen Signals über eine Signalverbindung S1 an eine Motorsteuerung 8 zu übermitteln. Die Übertragung des Signals S1 kann über ein Kabel oder auch kabellos, beispielsweise über Funk erfolgen. Die Motorsteuerung 8 ist in der Antriebseinheit 6 angeordnet und als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet.The tap changer 2 further comprises a position sensor 5, which is designed to determine the current position of the tap changer 2, i.e. the winding tap N _J , N _J+1 , N _J+2, , ..., N _N on which the tap changer is located 2 is currently located and transmitted to a motor control 8 in the form of an analog or digital signal via a signal connection S1. The signal S1 can be transmitted via a cable or wirelessly, for example via radio. The motor control 8 is arranged in the drive unit 6 and is designed as a programmable logic controller.

Das System 1 umfasst außerdem eine Steuereinheit 7, die dazu ausgebildet ist, die Motorsteuerung 8 anzusteuern. Hierfür ist eine erste Leitung 11 von der Steuereinheit 7 zu der Antriebseinheit 6 vorgesehen, die als BUS-Kommunikationsleitung ausgebildet ist. Die Betätigung der Antriebseinheit 6 beziehungsweise der Motorsteuerung 8 erfolgt in Abhängigkeit von einem Spannungsregler 22 oder einer übergeordneten Steuereinrichtung 23, wie zum Beispiel einer Leitwarte. Über eine zweite Leitung 12 wird die Antriebseinheit 6 mit Spannung versorgt. Die Steuereinheit 7 ist in einem Betriebsgebäude 21 untergebracht, wo sich in der Regel auch die Geräte der Netzleittechnik (nicht dargestellt) befinden.The system 1 also includes a control unit 7, which is designed to control the engine control 8. For this purpose, a first line 11 is provided from the control unit 7 to the drive unit 6, which is designed as a BUS communication line. The actuation of the drive unit 6 or the motor control 8 takes place depending on a voltage regulator 22 or a higher-level control device 23, such as a control room. The drive unit 6 is supplied with voltage via a second line 12. The control unit 7 is housed in a company building 21, where the network control technology devices (not shown) are usually also located.

2 zeigt das System aus 1 in einer weiteren, schematischen Darstellung, wobei hier insbesondere die Antriebseinheit 6 und die Steuereinheit 7 im Detail abgebildet sind. Bezüglich des Systems 1 aus der 2 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu dem System 1 aus 1 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede und ergänzenden Merkmale eingegangen. 2 shows the system 1 in a further, schematic representation, here in particular the drive unit 6 and the control unit 7 are shown in detail. Regarding system 1 from the 2 is based on the previous explanations about System 1 1 referred to in an analogous manner and only the differences and additional features will be discussed below.

Die von dem System 1 umfasste Antriebseinheit 6 umfasst demnach einen Motor 14, der über eine Antriebswelle 30 und ein Getriebe 13 den Stufenschalter 2, insbesondere den Wähler und den Lastumschalter betätigt, sowie einen Motortreiber 15 und einen Energiespeicher 16. Die Motorsteuerung 8 ist dazu ausgebildet, von dem Positionsgeber 5 die aktuelle Position des Stufenschalters 2 abzugreifen und den Motor 14 sowie den Motortreiber 15 zu betätigen. Außerdem weist die Antriebseinheit 6 eine interne Kommunikationsschnittstelle 17 auf, die als BUS-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, und über die die Kommunikation mit der Steuereinheit 7 realisiert ist.The drive unit 6 included in the system 1 therefore comprises a motor 14, which operates the tap changer 2, in particular the selector and the diverter switch, via a drive shaft 30 and a gear 13, as well as a motor driver 15 and an energy storage 16. The motor control 8 is designed for this purpose , to pick up the current position of the step switch 2 from the position sensor 5 and to operate the motor 14 and the motor driver 15. In addition, the drive unit 6 has an internal communication interface 17, which is designed as a BUS communication interface and via which communication with the control unit 7 is implemented.

Die Steuereinheit 7 umfasst demnach ebenfalls eine interne Kommunikationsschnittstelle 17, die als BUS-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist und über welche die Kommunikation mit der Antriebseinheit 6 erfolgt. Über eine Energieversorgungseinrichtung 20 wird der Energiespeicher 16 der Antriebseinheit 6 mit Energie versorgt. Die Steuereinheit 7 weist weiterhin eine Eingabeeinheit 18 auf, die zugleich als Ausgabeeinheit 18 ausgebildet ist und über die ein Betreiber des Systems 1 manuell die Steuereinheit 18 bedienen und Daten auslesen kann. Beispielsweise ist die Ein- und Ausgabeeinheit 18 als Touchscreen ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die Steuereinheit 7 eine externe Signalschnittstelle 19, die zum elektrischen Ein- und Ausgang von Betreibersignalen beziehungsweise den Signalen der Netzleittechnik dient. Beispielsweise gehen über die externe Signalschnittstelle 19 Schaltsignale von dem Spannungsregler 22 und/oder der übergeordnete Steuereinrichtung 23 bzw. Leitwarte ein, und/oder analoge und/oder digitale Signale von den Sensoren des Stufenschalters 2 aus.The control unit 7 therefore also includes an internal communication interface 17, which is designed as a BUS communication interface and via which communication with the drive unit 6 takes place. The energy storage 16 of the drive unit 6 is supplied with energy via an energy supply device 20. The control unit 7 also has an input unit 18, which is also designed as an output unit 18 and via which an operator of the system 1 can manually operate the control unit 18 and read out data. For example, the input and output unit 18 is designed as a touchscreen. In addition, the control unit 7 includes an external signal interface 19, which is used for the electrical input and output of operator signals or the signals of the network control technology. For example, switching signals come in from the voltage regulator 22 and/or the higher-level control device 23 or control room via the external signal interface 19, and/or analog and/or digital signals come out from the sensors of the tap changer 2.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung. 3 zeigt eine mögliche Anwendung des Systems 1, wobei das System 1 mehrere Stufenschalter und mehrere Transformatoren umfasst. Bezüglich des Systems 1 aus der 3 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu dem System 1 aus den 1 und 2 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede und ergänzende Merkmale eingegangen. 3 shows a second embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation. 3 shows a possible application of system 1, where system 1 includes several tap changers and several transformers. Regarding system 1 from the 3 reference is made to the previous explanations of system 1 from the 1 and 2 referred to in an analogous manner and only the differences and additional features will be discussed below.

Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das System 1 zusätzlich zu einem ersten Stufenschalter 2 zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung (1) eines ersten Transformators 4 einen zweiten Stufenschalter 24 zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines zweiten Transformators 25 und einen dritten Stufenschalter 26 zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines dritten Transformators 27. Jeder Stufenschalter 2, 24, 26 weist jeweils einen Positionsgeber 5 zur Erfassung der aktuellen Stellung des jeweiligen Stufenschalters 2, 24, 26 auf. Das System 1 umfasst weiterhin eine erste Antriebseinheit 6, die dem ersten Stufenschalter 2 zugeordnet ist, eine zweite Antriebseinheit 28, die dem zweiten Stufenschalter 24 zugeordnet ist, und eine dritte Antriebseinheit 29, die dem dritten Stufenschalter 26 zu geordnet ist. Jede Antriebseinheit 6, 28, 29 umfasst weiterhin jeweils eine Motorsteuerung 8 und einen Motortreiber 15 (2). Jede Motorsteuerung 8 ist dazu ausgebildet, die aktuelle Stellung des jeweiligen Stufenschalters 2, 24, 26 von dem jeweiligen Positionsgeber 5 zu empfangen und den jeweiligen Motor 14 (2) zu betätigen, derart, dass eine Umschaltung des jeweiligen Stufenschalters 2, 24, 26 erfolgt. Das System 1 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 7, die dazu ausgebildet ist, jede Motorsteuerung 8 der drei Antriebseinheiten 6, 28 und 29 zu betätigen. Hierfür ist die Steuereinheit 7 über Kommunikationsleitungen 11 mit den Antriebseinheiten 6, 28, 29 verbunden. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall kann die Betätigung separat oder gemeinsam beziehungsweise parallel erfolgen. Dabei ist die Anzahl der Transformatoren 4, 25, 27 sowie der ihnen zugeordneten Stufenschaltern 2, 24, 27 samt Antriebseinheiten 6, 28, 29 in dem System 1 nicht auf die bestimmte Anzahl drei oder eine andere Zahl beschränkt.According to this embodiment, the system 1 comprises, in addition to a first tap changer 2, for switching between winding taps of a control winding ( 1 ) of a first transformer 4, a second tap changer 24 for switching between winding taps of a control winding of a second transformer 25 and a third tap changer 26 for switching between winding taps of a rule winding of a third transformer 27. Each tap changer 2, 24, 26 has a position sensor 5 for detecting the current position of the respective tap changer 2, 24, 26. The system 1 further comprises a first drive unit 6, which is assigned to the first step switch 2, a second drive unit 28, which is assigned to the second step switch 24, and a third drive unit 29, which is assigned to the third step switch 26. Each drive unit 6, 28, 29 also includes a motor control 8 and a motor driver 15 ( 2 ). Each motor control 8 is designed to receive the current position of the respective step switch 2, 24, 26 from the respective position transmitter 5 and to control the respective motor 14 ( 2 ) to be operated in such a way that the respective step switch 2, 24, 26 is switched. The system 1 further comprises a control unit 7, which is designed to operate each motor control 8 of the three drive units 6, 28 and 29. For this purpose, the control unit 7 is connected to the drive units 6, 28, 29 via communication lines 11. Depending on the respective application, the actuation can take place separately or together or in parallel. The number of transformers 4, 25, 27 and the tap changers 2, 24, 27 assigned to them together with drive units 6, 28, 29 in the system 1 is not limited to the specific number of three or another number.

4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung. 4 zeigt eine weitere, mögliche Anwendung des Systems 1, wobei das System 1 mehrere Stufenschalter und mehrerer Transformatoren umfasst. Bezüglich des Systems 1 aus der 4 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu dem System 1 aus den 1 bis 3 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede und ergänzende Merkmale eingegangen. 4 shows a third embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation. 4 shows another possible application of system 1, where system 1 includes several tap changers and several transformers. Regarding system 1 from the 4 reference is made to the previous explanations of system 1 from the 1 until 3 referred to in an analogous manner and only the differences and additional features will be discussed below.

Der Unterschied dieser dritten Ausführungsform gegenüber der in 3 beschriebenen, zweiten Ausführungsform besteht darin, dass eine der drei Motorsteuerungen als Master definiert ist, nämlich die Master-Motorsteuerung 36, die den Stufenschalter 24 betätigt. Die Master-Motorsteuerung 36 ist dazu ausgebildet, die zwei anderen Motorsteuerungen 8, die in diesem Fall als Slaves ausgebildet und den Stufenschaltern 2 und 26 zugeordnet sind, gemeinsam oder separat zu betätigen. Das System 1 umfasst ebenfalls eine Steuereinheit 7, die dazu ausgebildet ist, die Master-Motorsteuerung 36 bzw. die zweite Antriebseinheit 28 des Systems 1, die dem Stufenschalter 24 zugeordnet sind, zu steuern und über diese indirekt die zwei anderen Motorsteuerungen 8 bzw. die Antriebseinheiten 6 und 29, die als Slaves ausgebildet sind, zu betätigen. Folglich ist die Steuereinheit 1 dazu ausgebildet, jede Motorsteuerung 8, 36 und damit jeden Stufenschalter 2 24, 26 des Systems 1 direkt oder indirekt, separat oder gemeinsam beziehungsweise parallel zu betätigen.The difference between this third embodiment and that in 3 The second embodiment described is that one of the three motor controls is defined as the master, namely the master motor control 36, which actuates the tap changer 24. The master motor control 36 is designed to operate the two other motor controls 8, which in this case are designed as slaves and are assigned to the tap changers 2 and 26, together or separately. The system 1 also includes a control unit 7, which is designed to control the master motor control 36 or the second drive unit 28 of the system 1, which are assigned to the tap changer 24, and via this indirectly the two other motor controls 8 or the Drive units 6 and 29, which are designed as slaves, to be operated. Consequently, the control unit 1 is designed to operate each motor control 8, 36 and thus each step switch 2 24, 26 of the system 1 directly or indirectly, separately or together or in parallel.

5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Systems gemäß dem verbesserten Konzept in einer schematischen Darstellung. 5 zeigt eine mögliche Anwendung des Systems 1 in einer Windkraftanlage 31. Bezüglich des Systems 1 aus der 5 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu dem System 1 aus den 1 bis 4 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede und ergänzende Merkmale eingegangen. 5 shows a fourth embodiment of the system according to the improved concept in a schematic representation. 5 shows a possible application of system 1 in a wind turbine 31. Regarding system 1 from the 5 reference is made to the previous explanations of system 1 from the 1 until 4 referred to in an analogous manner and only the differences and additional features will be discussed below.

Windkraftanlagen produzieren elektrische Energie mit einer Spannung von bis zu 1000 Volt. Diese Spannung wird dann in Abhängigkeit von der lokalen Netzspannung durch Transformatoren auf Mittelspannung (10 bis 30 kV) transformiert. Die Windkraftanlage 31 gemäß 5 umfasst einen Turm 32, auf dem sich eine Gondel 33 und eine Nabe 34 mit drei Rotorblättern 35 befinden. Die Gondel 33 wird auch als Maschinenhaus bezeichnet und enthält die für die Umwandlung der Rotordrehung in elektrische Energie erforderlichen Komponenten, unter anderem ein Getriebe und einen Generator (nicht dargestellt). Gemäß dieser Ausführungsform befindet sich in der Gondel 33 außerdem der regelbare Transformator 4 des Systems 1. Mit anderen Worten ist in der Gondel 33 ein Transformator 4 angeordnet, der einen Stufenschalter 2 gemäß dem verbesserten Konzept umfasst, welcher jedoch in 4 zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Außerdem ist die von dem System 1 umfasste Antriebseinheit 6 mit der Motorsteuerung 8 ebenfalls in der Gondel 33 angeordnet. Die Steuereinheit 7 des Systems 1 ist für den Betreiber gut erreichbar am Fuß des Turmes 32 angeordnet. Über zwei Kabel 11 und 12 wird die Kommunikation und Energieversorgung zwischen der Steuereinheit 7 und der Antriebseinheit 6 in der Gondel 33 sichergestellt. Auch bei dieser Ausführungsform beziehungsweise Anwendung des Systems 1 ist die Möglichkeit zur flexiblen räumlichen Anordnung der Komponenten zur Betätigung des Stufenschalters, der einfache Aufbau durch den Wegfall des Schaltschrankes sowie der niedrige Kabelaufwand für den Betreiber der Windkraftanlage von erheblichem Vorteil.Wind turbines produce electrical energy with a voltage of up to 1000 volts. This voltage is then transformed to medium voltage (10 to 30 kV) by transformers depending on the local grid voltage. The wind turbine 31 according to 5 comprises a tower 32 on which there is a nacelle 33 and a hub 34 with three rotor blades 35. The nacelle 33 is also referred to as a nacelle and contains the components required to convert the rotor rotation into electrical energy, including a gearbox and a generator (not shown). According to this embodiment, the controllable transformer 4 of the system 1 is also located in the nacelle 33. In other words, a transformer 4 is arranged in the nacelle 33, which includes a tap changer 2 according to the improved concept, which, however, is in 4 is not shown for the purpose of better clarity. In addition, the drive unit 6 included in the system 1 with the motor control 8 is also arranged in the nacelle 33. The control unit 7 of the system 1 is arranged at the foot of the tower 32, easily accessible to the operator. Communication and energy supply between the control unit 7 and the drive unit 6 in the nacelle 33 is ensured via two cables 11 and 12. In this embodiment or application of the system 1, too, the possibility of a flexible spatial arrangement of the components for actuating the tap changer, the simple structure due to the elimination of the control cabinet and the low amount of cables are a significant advantage for the operator of the wind turbine.

Zusammengefasst wird durch das verbesserte Konzept ein System zur Betätigung eines Stufenschalters angegeben, das eine extrem kompakte Bauweise direkt am Transformator ermöglicht, durch den Wegfall des Schaltschranks am Transformator Kosten einspart, einfach aufgebaut ist, insbesondere durch den minimierten Kabelaufwand, der durch ein BUS-Kommunikationssystem ermöglicht wird, sowie eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Anwendungsspektrums bietet.In summary, the improved concept provides a system for actuating a tap changer that enables an extremely compact design directly on the transformer, saves costs by eliminating the control cabinet on the transformer, is simple in design, in particular due to the minimized cable effort required by a BUS communication system is made possible, as well offers a high degree of flexibility in terms of the range of applications.

BEZUGSZEICHENREFERENCE MARKS

11: Systemsystem
22: StufenschalterStep switch
33: Regelwicklungcontrol winding
44: Transformatortransformer
55: PositionsgeberPositioner
66: AntriebseinheitDrive unit
77: SteuereinheitControl unit
88th: MotorsteuerungMotor control
99: StufenschalterkopfTap changer head
1010: Gehäuse von 4Housing of 4
1111: erste Leitungfirst line
1212: zweite Leitungsecond line
1313: Getriebetransmission
1414: Motorengine
1515: MotortreiberMotor driver
1616: EnergiespeicherEnergy storage
1717: KommunikationsschnittstelleCommunication interface
1818: Ein- und AusgabeeinheitInput and output unit
1919: SignalschnittstelleSignal interface
2020: Energieversorgungpower supply
2121: BetriebsgebäudeCompany building
2222: SpannungsreglerVoltage regulator
2323: übergeordnete Steuereinrichtung, Leitwartehigher-level control device, control room
2424: zweiter Stufenschaltersecond step switch
2525: zweiter Transformatorsecond transformer
2626: dritter Stufenschalterthird step switch
2727: dritter Transformatorthird transformer
2828: zweite Antriebseinheitsecond drive unit
2929: dritte Antriebseinheitthird drive unit
3030: Antriebswelledrive shaft
3131: WindkraftanlageWind turbine
3232: TurmTower
3333: Gondelgondola
3434: Nabehub
3535: Rotorblattrotor blade
3636: Master-Motorsteuerung Master motor control
NJ, NJ+1, ... NNNJ, NJ+1, ... NN: WicklungsanzapfungenWinding taps
S1S1: Signalsignal

Claims

System (1) for actuating at least one tap changer comprising - a tap switch (2) for switching between winding taps N _N of a control winding (3) of a transformer (4), the tap switch (2) having a position sensor (5) for detecting the current position of the Step switch (2), - a drive unit (6) which has a motor (14) and a gear (13), - a control unit (7) which has an external signal interface (19), wherein - the drive unit (6) further comprises a motor control (8) and a motor driver (15), the motor control (8) being designed to receive the current position of the tap changer (2) from the position transmitter (5) and to actuate the motor (14), such that the step switch (2) is switched from a winding tap N _J to a new winding tap N _J+1 , - the control unit (7) is designed to operate the motor control (8), whereby - the step switch (2) has a tap changer head (9), by means of which the tap changer (2) can be fixed to a housing (10) of the transformer (4), - the drive unit (6) is arranged directly on the tap changer head (9).

System (1) after Claim 1 , wherein the control unit (7) is arranged spatially separated from the tap changer (2) and the transformer (4), in particular in an operating building of a substation and / or a control room.

System (1) according to one of the previous ones Claims 1 until 2 , wherein the system (1) comprises a first line (11) for internal communication between the drive unit (6) and the control unit (7).

System (1) after Claim 3 , whereby a bus system is used for internal communication.

System (1) according to one of the previous ones Claims 1 until 4 , where the system (1) is a second line (12) for supplying voltage to the drive unit (6).

System (1) according to one of the previous ones Claims 1 until 5 , wherein the drive unit (6) further comprises an energy storage (16).

System (1) according to one of the previous ones Claims 1 until 6 , comprising - at least one second step switch (24) for switching between winding taps N _N of a control winding of a transformer (4, 25), wherein the at least one second step switch (24) has a position sensor (5) for detecting the current position of the at least one second step switch (24), - at least one second drive unit (28), which has a motor (14) and a gearbox (13) and is assigned to the second tap changer (24), wherein - the at least one second drive unit (28) continues to have a motor control (8) and a motor driver (15), wherein the motor control (8) is designed to receive the current position of the at least one second step switch (24) from the position transmitter (5) and to actuate the motor (14), such in that the at least one second step switch (24) is switched from a winding tap N _J to a new winding tap N _J+1 , whereby - the control unit (7) is designed to operate each motor control (8) of the system (1). .