EP0558532A1 - Voltage regulator - Google Patents

Voltage regulator

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Publication number
EP0558532A1
EP0558532A1 EP19910919708 EP91919708A EP0558532A1 EP 0558532 A1 EP0558532 A1 EP 0558532A1 EP 19910919708 EP19910919708 EP 19910919708 EP 91919708 A EP91919708 A EP 91919708A EP 0558532 A1 EP0558532 A1 EP 0558532A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
microprocessor
transformer
current
voltage regulator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19910919708
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Andritz Hydro GmbH Austria
Original Assignee
Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andritz Hydro GmbH Austria filed Critical Andritz Hydro GmbH Austria
Publication of EP0558532A1 publication Critical patent/EP0558532A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • G05F1/247—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices with motor in control circuit
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • G05F1/147—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices with motor driven tap switch
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings

Definitions

  • the invention relates to a voltage regulator for regulating the output voltage of at least one transformer with a step holder.
  • the object of the invention is to create a new voltage regulator for step holders of transformers, which is more accurate, more reliable and can also be integrated into modern digital control systems.
  • the object is achieved by the invention.
  • a microprocessor operating as a digital tolerance band controller is provided, on the at least two A / D converters, one of which is connected to the secondary side of a voltage converter and the other to the secondary side of a current converter.
  • Interfaces preferably relay drivers as output interfaces and optocouplers as input interfaces, an alphanumeric display, preferably an LCD display, a main switch and setting elements with which changeable parameters can be called up, set and stored, are connected, and the microprocessor on the one hand the Phase shift of the secondary signals of the current and voltage transformers is detected and the ⁇ o ⁇ (f> is determined therefrom and, on the other hand, the frequency, the active power, the apparent power and the reactive current are calculated from the processed or digitized secondary signals, and that if the transformer voltage deviates from the set tolerance band to the preselected voltage setpoint, a delay stage in the microprocessor responds and after the delay time has elapsed, provided the actual voltage value is still outside the tolerance band, the step holder of the transformer is adjusted accordingly. This ensures that the step holder is only adjusted If the actual voltage value exceeds a tolerance range for a longer period of time, the operation of the voltage regulator is very convenient due to the small number of clear buttons and the LCD display.
  • Voltage is detected by the microprocessor, preferably always three times in succession, at constant time intervals. Wrong measurements are avoided after each cycle time.
  • the delay stage is a counter with an adjustable maximum value which, after reaching this maximum value, emits a signal which accordingly controls the relay for the motor drive of the tap changer of the transformer via a relay driver.
  • the delay time decreases inversely proportional to the size of the exceeding or falling short of the limits of the tolerance band by the actual voltage value, the set delay time occurring only when the deviation from The voltage setpoint corresponds exactly to the tolerance band. This means that the controller intervenes depending on the size of the setpoint / actual value difference.
  • Another advantage is that a serial interface and / or an interface for an external display is connected to the microprocessor.
  • a display in a central control room can be connected via this interface.
  • the current position of the tap changer of the transformer can always be shown in the display. This is the standard display on the display of the voltage regulator. A change to other values, such as B. the current or the voltage can be done with the adjusting elements.
  • Step holder position compared with the step switch division determined internally in the microprocessor.
  • the plausibility check can be carried out in a simple manner, which increases the safety of the operation of the controller.
  • the signaling contacts are connected to a battery. This is necessary for the safe transmission of the signals from the signaling contacts.
  • FIG. 1 shows the voltage regulator as a block diagram
  • FIG. 2 shows a voltage-time diagram when two delay stages are activated
  • FIG. 3 shows a voltage-time diagram when only one delay stage is activated
  • the flowchart in FIG. 4 shows the program sequence in the case of a setpoint / actual value difference.
  • a microprocessor 1 operating as a digital tolerance band controller, to which at least two A / D converters 2 are connected, one of which is connected to the secondary side of a voltage converter 7 and the other is connected to the secondary side a current transformer 8 is connected. Furthermore, interfaces are also connected to the microprocessor 1, relay drivers 5 being provided as output interfaces and optocouplers 6 being provided as input interfaces.
  • An alphanumeric display 3, e.g. B. an LCD display, a main switch 11 and four buttons 4, with which changeable parameters can be called up, set and stored, are also connected to the microprocessor 1.
  • the microprocessor 1 detects on the one hand the phase shift of the secondary signals of the current 8 and voltage converter 7 via the comparators 12, 13 and determines the cos ⁇ .
  • the microprocessor calculates the frequency, the active power, the apparent power and the reactive current from the processed or digitized secondary signals of the voltage 7 and current transformers 8. If the transformer voltage deviates from the set tolerance band to the preselected voltage setpoint üsoii, a delay stage in the microprocessor 1 responds. After the delay time has elapsed, provided that the actual voltage Ui ⁇ is still outside the tolerance band, the tap changer of the transformer is adjusted accordingly. This is done by switching on the motor drive 10 via a signal from the microprocessor 1.
  • the values for the current, the voltage and the phase shift between current and voltage are each obtained after constant time intervals by the microprocessor 1, for example. B. always three times in a row.
  • the delay stage is a counter in the microprocessor 1 with an adjustable maximum value which, after reaching this maximum value, emits a signal which correspondingly controls the relay 14 or 15 for the motor drive 10 of the step holder of the transformer via the relay driver 5.
  • a serial interface 9 and / or an interface for an external display 10 is also connected to the microprocessor 1.
  • Outputs 16, 17, 18, 19, 20, 21 are also provided for system messages. One emits a signal in the event of an overcurrent, one in the event of an overvoltage and one in the event of an undervoltage. One of these outputs is used to signal the maximum and one for the minimum tap changer position and one for system fault reporting.
  • the signaling contacts 22, 23, 24 are used to check the plausibility of the tap changer position 25 are supplied.
  • a plausibility check of the motor drive 10 can be carried out with the signaling contacts 26, 27, 28.
  • Tl is the delay time of the one delay stage and T2 that of the second and Mt is the step actuator running time. It can be seen from both figures that if the tolerance band is exceeded, the delay time Tl is shorter than if the tolerance is exceeded. 2, T2 is chosen to be greater than 0, T2 only occurring if the control deviation is greater than two stages.
  • the step holder no longer operates, and after a delay time, a relay is activated which prevents attempts to hold the step switch and remains activated until the voltage lower limit is exceeded again.
  • the program sequence is controlled by a watchdog K.
  • A is a ' "restart" and B, initialization is carried out. Only after checking the measured input variables at C, the required values are calculated in D. Then it is determined in E whether the step holder is operated or not. After the delay time has elapsed, a switching action F is carried out. G checks the exchange of information and I checks the input keys and the display. Blocks H and I each mean service of the previously checked hardware.

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Abstract

L'invention a pour objet un régulateur de tension destiné au réglage de la tension de sortie d'un transformateur comportant un commutateur à plots. L'invention est caractérisée en ce qu'il est prévu un microprocesseur (1) fonctionnant comme régulateur de bande de tolérance numérique, auquel sont raccordés au moins deux convertisseurs A/D (2) - dont le premier est de préférence relié au secondaire d'un transformateur de tension (7) et le deuxième, au secondaire d'un transformteur d'intensité (8) -, des interfaces (9) comportant de préférence des excitateurs à relais (5) comme interfaces de sortie, et des coupleurs opto-électroniques (11) comme interfaces d'entrée, un affichage alphanumérique, de préférence un affichage LCD, un interrupteur principal et des organes de réglage (4) au moyen desquels des paramètres variables sont adressables, réglables et mémorisables, et en ce que le microprocesseur, d'une part, détecte le déphasage des signaux secondaires des transformateurs d'intensité (8) et de tension (7) et détermine le cos phi et, d'autre part, calcule, à partir des signaux secondaires traités ou numérisés, la fréquence, la puissance effective, la pussance apparente et le courant déwatté, et en ce que, lors d'un écart de la tension du transformateur par rapport à une bande de tolérance pré-établie, pour une valuer nominale de tension pré-sélectionnée, un étage temporisé se déclenche dans le microprocesseur (1) et, le temps de retard étant écoulé, et dans la mesure où la valeur effective de tension se situe encore en dehors de la bande de tolérance, le commutateur à plots du transformateur est ajusté en conséquence.The subject of the invention is a voltage regulator intended for adjusting the output voltage of a transformer comprising a stud switch. The invention is characterized in that there is provided a microprocessor (1) operating as a digital tolerance band regulator, to which are connected at least two A / D converters (2) - the first of which is preferably connected to the secondary d '' a voltage transformer (7) and the second, on the secondary of an intensity transformer (8) -, interfaces (9) preferably comprising relay exciters (5) as output interfaces, and opto couplers -electronic (11) as input interfaces, an alphanumeric display, preferably an LCD display, a main switch and regulating members (4) by means of which variable parameters are addressable, adjustable and memorizable, and in that the microprocessor, on the one hand, detects the phase shift of the secondary signals of the current (8) and voltage (7) transformers and determines the cos phi and, on the other hand, calculates, from the processed or digitized secondary signals, frequency, then effective current, apparent power and dewatted current, and in that, when the transformer voltage deviates from a pre-established tolerance band, for a nominal value of pre-selected voltage, a timed stage trips in the microprocessor (1) and, the delay time having elapsed, and insofar as the effective voltage value is still outside the tolerance band, the stud switch of the transformer is adjusted accordingly.

Description

SPANNUNGSREGLER VOLTAGE REGULATOR
Die Erfindung betrifft einen Spannungsregler zur Regelung der AusgangsSpannung mindestens eines Transformators mit Stufensσhalter.The invention relates to a voltage regulator for regulating the output voltage of at least one transformer with a step holder.
Es ist bekannt, die Spannung bei Großtransformatoren mit einem Stufenschalter einzustellen. Dieser befindet sich im Gehäuse des Transformators und schaltet iσklungsteile der Hauptwicklung .oder der Regelwiσklung zu oder ab. Um dies bewerkstelligen zu können ist es notwendig die Transformatorspannung auf jener Seite zu messen auf der sich der Stufensσhalter befindet. Dieser Spannungsistwert wird in einem analogen Spannungsregler mit einem Span- nungssoliwert verglichen und entsprechend der Regeldif¬ ferenz wird der Stufenschalter verstellt. Bei diesen Reglern ist die Einstellung der verschiedenen Parameter jedoch sehr kompliziert.It is known to set the voltage in large transformers with a tap changer. This is located in the housing of the transformer and switches parts of the main winding or the control winding on or off. In order to do this, it is necessary to measure the transformer voltage on the side on which the step holder is located. This actual voltage value is compared in an analog voltage regulator with a voltage solitary value and the tap changer is adjusted according to the control difference. With these controllers, however, the setting of the various parameters is very complicated.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen neuen Spannungsregler für Stufensσhalter von Transformatoren zu schaffen, welcher genauer, zuverlässiger und auch in moderne digitale Leitsysteme integrierbar ist.The object of the invention is to create a new voltage regulator for step holders of transformers, which is more accurate, more reliable and can also be integrated into modern digital control systems.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, da3 ein als digitaler Toleranz¬ bandregler arbeitender Mikroprozessor vorgesehen ist, an den mindestens zwei A/D- andler, von denen einer mit der Sekundärseite eines Spannungswandlers und der andere mit der Sekundärseite eines Stromwandlers verbunden ist,The object is achieved by the invention. This is characterized in that a microprocessor operating as a digital tolerance band controller is provided, on the at least two A / D converters, one of which is connected to the secondary side of a voltage converter and the other to the secondary side of a current converter.
Schnittstellen, wobei vorzugsweise als Ausgabeschnitt¬ stellen Relaistreiber und als Eingabeschnittstellen Optokoppler vorgesehen sind, eine alphanumerische Anzei¬ ge, vorzugsweise ein LCD-Display, ein Hauptschalter und Einstellorgane, mit denen veränderbare Parameter aufruf- bar, einstellbar und abspeicherbar sind, angeschlossen sind, und da3 der Mikroprozessor einerseits die Phasenverschiebung der Sekundärsignale der Strom- und Spannungswandler erfaßt und daraus den ~o~ (f> ermittelt und andererseits aus den aufbereiteten bzw. digitali¬ sierten Sekundärsignalen die Frequenz, die Wirkleistung, die Scheinleistung und den Blindstrom errechnet, und daß bei einer Abweichung der Transformatorspannung vom eingestellten Toleranzband zum vorgewählten Spannungs- sollwert eine Verzögerungsstufe im Mikroprozessor an¬ spricht und nach Ablauf der Verzogerungszeit, soferne der Spannungsistwert noch außerhalb des Toleranzbandes liegt, der Stufensσhalter des Transformators entsprechend verstellt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Verstellung des Stufensσhalters nur dann erfolgt, wenn der Spannungsistwert für längere Zeit einen Toleranzbe- reich übersσhreitet. Weiters ist die Bedienung des Spannungsreglers durch eine geringe Anzahl von über¬ sichtlichen Tasten und der LCD-Anzeige sehr komfortabel.Interfaces, preferably relay drivers as output interfaces and optocouplers as input interfaces, an alphanumeric display, preferably an LCD display, a main switch and setting elements with which changeable parameters can be called up, set and stored, are connected, and the microprocessor on the one hand the Phase shift of the secondary signals of the current and voltage transformers is detected and the ~ o ~ (f> is determined therefrom and, on the other hand, the frequency, the active power, the apparent power and the reactive current are calculated from the processed or digitized secondary signals, and that if the transformer voltage deviates from the set tolerance band to the preselected voltage setpoint, a delay stage in the microprocessor responds and after the delay time has elapsed, provided the actual voltage value is still outside the tolerance band, the step holder of the transformer is adjusted accordingly. This ensures that the step holder is only adjusted If the actual voltage value exceeds a tolerance range for a longer period of time, the operation of the voltage regulator is very convenient due to the small number of clear buttons and the LCD display.
Von Vorteil ist, daß die Werte für den Strom, die Span- nung und die Phasenverschiebung zwischen Strom undIt is advantageous that the values for the current, the voltage and the phase shift between current and
Spannung jeweils nach konstanten Zeitintervallen vom Mikroprozessor, vorzugsweise immer dreimal hintereinan¬ der, erfaßt werden. Durch die mehrmalige Messung nach jeder Zykluszeit werden falsσhe Meßwerte vermieden.Voltage is detected by the microprocessor, preferably always three times in succession, at constant time intervals. Wrong measurements are avoided after each cycle time.
Naσh einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verzöge¬ rungsstufe ein Zähler mit einstellbarem Höσhstwert, der naσh Erreiσhen dieses Höσhstwertes ein Signal abgibt, welσhes über einen Relaistreiber das Relais für den Motorantrieb des Stufenschalters des Transformators entsprechend ansteuert.According to one embodiment of the invention, the delay stage is a counter with an adjustable maximum value which, after reaching this maximum value, emits a signal which accordingly controls the relay for the motor drive of the tap changer of the transformer via a relay driver.
Naσh einer Weiterbildung nimmt die Verzögerungszeit invers proportional zur Größe der Über- bzw. Unter- sσhreitung der Grenzen des Toieranzbändes durσh den Spannungsistwert ab, wobei die eingestellte Verzöge¬ rungszeit nur dann auftritt, wenn die Abweiσhung vom Spannungssollwert genau dem Toleranzband entspricht. Dadurch erfolgt abhängig von der Größe der Soll-Istwert- differenz ein Eingreifen des Reglers.According to a further development, the delay time decreases inversely proportional to the size of the exceeding or falling short of the limits of the tolerance band by the actual voltage value, the set delay time occurring only when the deviation from The voltage setpoint corresponds exactly to the tolerance band. This means that the controller intervenes depending on the size of the setpoint / actual value difference.
Ein weiterer Vorteil ist, daß eine serielle Schnittstelle und/oder eine Schnittstelle für eine externe Anzeige an den Mikroprozessor angeschlossen ist. Über diese Schnitt¬ stelle kann eine Anzeige in einer zentralen Warte ange- sσhlossen werden.Another advantage is that a serial interface and / or an interface for an external display is connected to the microprocessor. A display in a central control room can be connected via this interface.
Vorteilhaft ist, daß bei Untersσhreiten einer Spannungs- untergrenze keine Sσhaltvorgänge des Stufensσhalters mehr erfolgen, und daß naσh einer Verzögerungszeit ein Relais anspriσht, welches Schaltversuσhe beim Stufenschalter verhindert und so lange aktiviert bleibt, bis die Span¬ nungsuntergrenze wieder überschritten ist. Dies ist eine sogenannte Unters annungsblockierung. In gleicher Weise kann auch eine Überstrombloσkierung beim Spannungsregler vorgesehen sein.It is advantageous that when the voltage drops below a lower limit, the step holder no longer stops, and that after a delay time a relay is activated which prevents switching steps at the step switch and remains activated until the voltage lower limit is exceeded again. This is a so-called blocking block. Overcurrent blocking in the voltage regulator can also be provided in the same way.
Ebenfalls vorteilhaft ist, daß immer die aktuellste Stellung des Stufenschalters des Transformators in der Anzeige darstellbar ist. Dies ist die Standardanzeige am Display des Spannungsreglers. Eine Umsσhaltung auf andere Werte, wie z. B. den Strom oder die Spannung, kann mit den Einstellorganen erfolgen.It is also advantageous that the current position of the tap changer of the transformer can always be shown in the display. This is the standard display on the display of the voltage regulator. A change to other values, such as B. the current or the voltage can be done with the adjusting elements.
Eine zusätzliσhe Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß naσh jeder Sσhalthandlung eine Plausibilitätsprüfung erfolgt, welσhe aus einer Überprüfung der Stufensσhal- terstellung besteht, wobei der Stufenschalter bei der kleinsten, größten und mittleren Stufe einen Meldekontakt aufweist, welσhe bei entspreσhender Stufensσhalterstel- lung ein Signal an den Mikroprozessor abgeben, und daß dieser die tatsäσhliche, durch das Signal bestimmte,An additional embodiment can be seen in the fact that after each holding action there is a plausibility check, which consists of a check of the step holder creation, the step switch having a signaling contact at the smallest, largest and middle step, which signals a signal when the step holder position is corresponding give the microprocessor, and that this the actual, determined by the signal,
Stufensσhalterstellung mit der intern im Mikroprozessor ermittelten Stufenschaltersteilung vergleicht. Entsprechend dem obigen Zusatz beim Stufenschalter kann auf einfache Weise die Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, wodurch die Sicherheit des Betriebes des Reglers erhöht wird.Step holder position compared with the step switch division determined internally in the microprocessor. In accordance with the addition above for the tap changer, the plausibility check can be carried out in a simple manner, which increases the safety of the operation of the controller.
Letztlich ist von Vorteil, daß die Meldekontakte an eine Batterie angeschlossen sind. Dies ist zur sicheren Übertragung der Signale der Meldekontakte notwendig.Ultimately, it is advantageous that the signaling contacts are connected to a battery. This is necessary for the safe transmission of the signals from the signaling contacts.
An Hand der Zeiσhnungen wird die Erfindung nun noσh näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using the drawings.
Die Fig. 1 zeigt den Spannungsregler als Bloσksσhaltbild, die Fig. 2 stellt ein Spannungs-Zeit-Diagramm bei An- εpreσhen von-zwei Verzogerungsstufen dar, aus Fig. 3 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm bei Anspreσhen von nur einer Verzögerungsstufe ersiσhtlich und das Flußdiagramm in Fig. 4 zeigt den Programmablauf bei einer Soll-Istwert- Differenz.FIG. 1 shows the voltage regulator as a block diagram, FIG. 2 shows a voltage-time diagram when two delay stages are activated, FIG. 3 shows a voltage-time diagram when only one delay stage is activated and the flowchart in FIG. 4 shows the program sequence in the case of a setpoint / actual value difference.
Bei dem Blocksσhaltbild des Spannungsregler in Fig. 1 ist ein als digitaler Toleranzbandregler arbeitender Mikro¬ prozessor 1 zu sehen, an diesen sind mindestens zwei A/D-Wandler 2 angeschlossen, von denen einer mit der Sekundärseite eines Spannungswandlers 7 und der andere mit der Sekundärseite eines Stromwandlers 8 verbunden ist. Weiters sind auσh Schnittstellen an den Mikropro¬ zessor 1 angeschlossen, wobei als Ausgabeschnittstellen Relaistreiber 5 und als Eingabesσhnittstellen Optokoppler 6 vorgesehen sind. Eine alphanumerische Anzeige 3, z. B. ein LCD-Display, ein Hauptschalter 11 und vier Taster 4, mit denen veränderbare Parameter aufrufbar, einstellbar und abspeicherbar sind, sind ebenfalls an den Mikropro¬ zessor 1 angeschlossen. Der Mikroprozessor 1 erfaßt einerseits die Phasenversσhiebung der Sekundärsignale der Strom- 8 und Spannungswandler 7 über die Komparatoren 12, 13 und ermittelt daraus den cos^. und andererseits errechnet der Mikroprozessor aus den aufbereiteten bzw. digitalisierten Sekundärsignalen der Spannungs- 7 und Stromwandler 8 die Frequenz, die Wirkleistung, die Scheinleistung und den Blindstrom. Bei einer Abweichung der Transformatorspannung vom eingestellten Toleranzband zum vorgewählten SpannungsSollwert üsoii spricht eine Verzogerungsstufe im Mikroprozessor 1 an. Nach Ablauf der Verzogerungszeit, soferne der Spannungsistwert Uiβ noch außerhalb des Toleranzbandeε liegt, wird der Stufen- Schalter des Transformators entsprechend verstellt. Dies erfolgt durch Einschalten des Motorantriebes 10 über ein Signal vom Mikroprozessor 1.1 shows a microprocessor 1 operating as a digital tolerance band controller, to which at least two A / D converters 2 are connected, one of which is connected to the secondary side of a voltage converter 7 and the other is connected to the secondary side a current transformer 8 is connected. Furthermore, interfaces are also connected to the microprocessor 1, relay drivers 5 being provided as output interfaces and optocouplers 6 being provided as input interfaces. An alphanumeric display 3, e.g. B. an LCD display, a main switch 11 and four buttons 4, with which changeable parameters can be called up, set and stored, are also connected to the microprocessor 1. The microprocessor 1 detects on the one hand the phase shift of the secondary signals of the current 8 and voltage converter 7 via the comparators 12, 13 and determines the cos ^. and on the other hand The microprocessor calculates the frequency, the active power, the apparent power and the reactive current from the processed or digitized secondary signals of the voltage 7 and current transformers 8. If the transformer voltage deviates from the set tolerance band to the preselected voltage setpoint üsoii, a delay stage in the microprocessor 1 responds. After the delay time has elapsed, provided that the actual voltage Uiβ is still outside the tolerance band, the tap changer of the transformer is adjusted accordingly. This is done by switching on the motor drive 10 via a signal from the microprocessor 1.
Die Werte für den Strom, die Spannung und die Phasenver- sσhiebung zwisσhen Strom und Spannung werden jeweils naσh konstanten Zeitintervallen vom Mikroprozessor 1, z. B. immer dreimal hintereinander, erfaßt.The values for the current, the voltage and the phase shift between current and voltage are each obtained after constant time intervals by the microprocessor 1, for example. B. always three times in a row.
Die Verzogerungsstufe ist ein Zähler im Mikroprozessor 1 mit einstellbarem Höσhstwert, der naσh Erreiσhen dieses Höσhstwertes ein Signal abgibt, welches über den Relais¬ treiber 5 das Relais 14 oder 15 für den Motorantrieb 10 des Stufensσhalters des Transformators entsprechend ansteuert.The delay stage is a counter in the microprocessor 1 with an adjustable maximum value which, after reaching this maximum value, emits a signal which correspondingly controls the relay 14 or 15 for the motor drive 10 of the step holder of the transformer via the relay driver 5.
Eine serielle Schnittstelle 9 und/oder eine Schnittstelle für eine externe Anzeige 10 ist ebenfalls an den Mikro¬ prozessor 1 angeschlossen. Weiters sind noch Ausgänge 16, 17, 18, 19, 20, 21 für Systemmeldungen vorgesehen. Davon gibt einer ein Signal bei einem Überstrom, einer bei einer Überspannung und einer bei einer Unterspannung ab. Einer dieser Ausgänge dient zur Signalisierung der maximalen und einer zur minimalen Stufenschalterstellung und einer zur Systemstörungsmeldung.A serial interface 9 and / or an interface for an external display 10 is also connected to the microprocessor 1. Outputs 16, 17, 18, 19, 20, 21 are also provided for system messages. One emits a signal in the event of an overcurrent, one in the event of an overvoltage and one in the event of an undervoltage. One of these outputs is used to signal the maximum and one for the minimum tap changer position and one for system fault reporting.
Zur Plausibilitätsprüfung der Stufenschalterstellung dienen die Meldekontakte 22, 23, 24 die von der Batterie 25 versorgt werden. Mit den Meldekontakten 26, 27, 28 kann eine Plausibilitätsprüfung des Motorantriebes 10 vorgenommen werden.The signaling contacts 22, 23, 24 are used to check the plausibility of the tap changer position 25 are supplied. A plausibility check of the motor drive 10 can be carried out with the signaling contacts 26, 27, 28.
Bei den Fig. 2 und 3 stellen üsoix, <_ und Usoix, «. die2 and 3, üsoix, <_ and Usoix, «. the
Toleranzbandgrenzen dar. Tl ist die Verzögerungszeit der einen Verzogerungsstufe und T2 jene der Zweiten und Mt ist die Stufenstellmotor Laufzeit. Aus beiden Fig. ist ersichtliσh, daß bei einer großen Übersσhreitung des Toleranzbandes die Verzögerungszeit Tl kleiner als bei einer kleinen Übersσhreitung ist. Bei Fig. 2 ist T2 größer als 0 gewählt, wobei T2 nur auftritt, wenn die Regelabweichung größer als zwei Stufen ist.Tolerance band limits represent. Tl is the delay time of the one delay stage and T2 that of the second and Mt is the step actuator running time. It can be seen from both figures that if the tolerance band is exceeded, the delay time Tl is shorter than if the tolerance is exceeded. 2, T2 is chosen to be greater than 0, T2 only occurring if the control deviation is greater than two stages.
Bei Untersσhreiten einer Spannungsuntergrenze erfolgen keine SσhaltVorgänge des Stufensσhalters mehr, und naσh einer Verzogerungszeit spriσht ein Relais an, welσhes Sσhaltversuche beim Stufenschalter verhindert und so lange aktiviert bleibt, bis die Spannungsuntergrenze wieder überschritten ist.If the voltage drop falls below a lower limit, the step holder no longer operates, and after a delay time, a relay is activated which prevents attempts to hold the step switch and remains activated until the voltage lower limit is exceeded again.
Der Programmablauf, wie er in Fig. 4 dargestellt ist wird von einem Watchdog K gesteuert. Bei A erfolgt ein' "restart" und bei B eine Initialisierung. Erst nach Überprüfung der gemessenen Eingangsgrößen bei C, erfolgt die Berechnung der erforderlichen Werte in D. Danach wird in E festgelegt, ob der Stufensσhalter betätigt wird oder nicht. Nach Ablauf der Verzogerungszeit wird eine Schalt¬ handlung F durchgeführt. Bei G erfolgt eine Überprüfung des Informationsaustausches und bei I eine Kontrolle der Eingabetasten und des Displays. Die Blöcke H und I bedeuten jeweils Service der vorher überprüften Hardware. The program sequence, as shown in FIG. 4, is controlled by a watchdog K. When A is a ' "restart" and B, initialization is carried out. Only after checking the measured input variables at C, the required values are calculated in D. Then it is determined in E whether the step holder is operated or not. After the delay time has elapsed, a switching action F is carried out. G checks the exchange of information and I checks the input keys and the display. Blocks H and I each mean service of the previously checked hardware.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Spannungsregler zur Regelung der AusgangsSpannung mindestens eines Transformators mit Stufenschalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein als digitaler Toleranz- bandregier arbeitender Mikroprozessor vorgesehen ist, an den mindestens zwei A/D-Wandler - von denen vorzugsweise einer mit der Sekundärseite eines Spannungs andle s und ein zweiter mit der Sekundärseite eines Stromwandlers verbunden ist -, Schnittstellen, wobei vorzugsweise als Ausgabesσhnittstellen Relaistreiber und als Eingabe¬ schnittstellen Optokoppler vorgesehen sind, eine alphanumerische Anzeige, vorzugsweise ein LCD-Display, ein Hauptschalter und Einstellorgane, mit denen verän- derbare Parameter aufrufbar, einstellbar und abspeicher¬ bar sind, angesσhlossen sind, und daß der Mikroprozessor einerseits die Phasenversσhiebung der Sekundärsignale der Strom- und Spannungswandler erfaßt und daraus den cos <jp ermittelt und andererseits aus den aufbereiteten bzw. digitalisierten Sekundärsignalen die Frequenz, die Wirkleistung, die Sσheinleistung und den Blindstrom errechnet, und daß bei einer Abweichung der Transforma¬ torspannung vom eingestellten Toleranzband zum vorge¬ wählten Spannungssollwert eine Verzogerungsstufe im Mikroprozessor anspricht und nach Ablauf der Verzöge¬ rungszeit, soferne der Spannungsistwert noch außerhalb des Toleranzbandes liegt, der Stufenschalter des Trans¬ formators entsprechend verstellt wird.1. Voltage regulator for regulating the output voltage of at least one transformer with tap changer, characterized in that a microprocessor operating as a digital tolerance band regulator is provided, on the at least two A / D converters - one of which is preferably connected to the secondary side of a voltage and a second is connected to the secondary side of a current transformer, interfaces, relay drivers preferably being provided as output interfaces and optocouplers being provided as input interfaces, an alphanumeric display, preferably an LCD display, a main switch and setting elements with which changeable parameters can be called up, are adjustable and storable, are connected and that the microprocessor on the one hand detects the phase shift of the secondary signals of the current and voltage transformers and determines the cos <jp therefrom and on the other hand the frequency from the processed or digitized secondary signals Active power, the sinew power and the reactive current are calculated, and that if the transformer voltage deviates from the set tolerance band to the preselected voltage setpoint, a delay stage in the microprocessor responds and after the delay time has elapsed, provided the actual voltage value is still outside the tolerance band, the tap changer of the transformer is adjusted accordingly.
2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Werte für den Strom, die Spannung und die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung jeweils nach konstanten Zeitintervallen vom Mikroprozessor, vorzugsweise immer dreimal hintereinander, erfaßt werden.2. Voltage regulator according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the values for the current, the voltage and the phase shift between current and voltage in each case after constant time intervals by the microprocessor, preferably always three times in succession, are detected.
3. Spannungsregler nach Anspruσh 1 oder 2, dadurσh gekennzeichnet, daß die Verzogerungsstufe ein Zähler mit einstellbarem Höσhstwert ist, der naσh Erreiσhen dieses Höσhstwertes ein Signal abgibt, welσhes über einen Relaistreiber das Relais für den Motorantrieb des Stu¬ fensσhalters des Transformators entspreσhend ansteuert.3. Voltage regulator according to Anspruσh 1 or 2, dadurσh marked that the delay stage with a counter Adjustable maximum value which, after reaching this maximum value, emits a signal which correspondingly controls the relay for the motor drive of the step holder of the transformer via a relay driver.
4. Spannungsregler naσh mindestens einem der Ansprüσhe 1 bis 3, dadurσh gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit invers proportional zur Größe der Über- bzw.4. Voltage regulator naσh at least one of claims 1 to 3, characterized in that the delay time is inversely proportional to the size of the excess or
Untersσhreitung der Grenzen des Tol ranzbandes durσh den Spannungsistwert abnimmt, wobei die eingestellte Verzö¬ gerungszeit nur dann auftritt, wenn die Abweiσhung vom SpannungsSollwert genau dem Toleranzband entspriσht.If the limits of the tolerance band fall below the actual voltage value, the set delay time only occurs if the deviation from the nominal voltage value exactly corresponds to the tolerance band.
5. Spannungsregler naσh mindestens einem der Ansprüσhe 1 bis 4, dadurσh gekennzeiσhnet, daß eine serielle5. Voltage regulator naσh at least one of claims 1 to 4, characterized that a serial
Schnittstelle und/oder eine Schnittstelle für eine externe Anzeige an den Mikroprozessor angeschlossen ist.Interface and / or an interface for an external display is connected to the microprocessor.
6. Spannungsregler nach mindestens einem der Ansprüσhe 1 bis 5, dadurσh gekennzeiσhnet, daß bei Untersσhreiten einer Spannungsuntergrenze keine Sσhaltvorgänge des Stufenschalters mehr erfolgen, und daß naσh einer Verzö¬ gerungszeit ein Relais anspriσht, welσhes Sσhaltversuσhe beim Stufensσhalter verhindert und so lange aktiviert bleibt, bis die Spannungsuntergrenze wieder übersσhritten ist.6.Voltage regulator according to at least one of claims 1 to 5, indicating that if the step switch falls below a lower voltage limit, the step switch no longer stops and that after a delay time a relay is activated which prevents the step switch from holding and remains activated until it remains activated the lower voltage limit has been exceeded again.
7. Spannungsregler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeiσhnet, daß immer die aktuellste Stellung des Stufensσhalters des Transformators in der Anzeige darstellbar ist.7. Voltage regulator according to at least one of claims 1 to 6, characterized gekennzeiσhnet that the current position of the step holder of the transformer can always be shown in the display.
8. Spannungsregler nach mindestens einem der Ansprüσhe 1 bis 7, dadurσh gekennzeichnet, daß nach jeder Schalt- handlung eine Plausibilitätsprüfung erfolgt, welσhe aus einer Überprüfung der Stufenschalterstellung besteht, wobei der Stufenschalter bei der kleinsten, größten und mittleren Stufe einen Meldekontakt aufweist, welσhe bei entspreσhender Stufenschalterstellung ein Signal an den Mikroprozessor abgeben, und daß dieser die tatsächliche, durch das Signal bestimmte, Stufenschalterstellung mit der intern im Mikroprozessor ermittelten Stufenschalter¬ stellung vergleicht.8. Voltage regulator according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that after each switching action there is a plausibility check, which consists of a check of the tap changer position, the tap changer being the smallest, largest and middle stage has a signaling contact, which emits a signal to the microprocessor when the tap changer position corresponds, and that the microprocessor compares the actual tap changer position determined by the signal with the tap changer position determined internally in the microprocessor.
9. Spannungsregler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldekontakte an eine Batterie angesσhlossen sind. 9. Voltage regulator according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the signaling contacts are connected to a battery.
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