EP4500567B1 - Verfahren zur betätigung eines laststufenschalters sowie laststufenschaltervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur betätigung eines laststufenschalters sowie laststufenschaltervorrichtung

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EP4500567B1
EP4500567B1 EP23735972.4A EP23735972A EP4500567B1 EP 4500567 B1 EP4500567 B1 EP 4500567B1 EP 23735972 A EP23735972 A EP 23735972A EP 4500567 B1 EP4500567 B1 EP 4500567B1
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EP
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Sebastian Rehkopf
Andreas Sachsenhauser
Konrad RÄDLINGER
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters sowie eine Laststufenschaltervorrichtung.
  • In Umspannwerken existiert eine Vielzahl an Schaltern für unterschiedliche Aufgaben und mit unterschiedlichen Anforderungen. Für die Betätigung der jeweiligen Schalter müssen diese über ein Antriebssystem angetrieben werden. Bei diesen Schaltern handelt es sich unter anderem um Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter.
  • So dienen Laststufenschalter beispielsweise zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines elektrischen Betriebsmittels, wie etwa eines Leistungstransformators. Dadurch können beispielsweise das Übersetzungsverhältnis des Transformators oder die Induktivität der Drossel verändert werden.
  • Laststufenschalter werden üblicherweise mittels einer Kombination aus Motorantrieb und Federenergiespeicher betätigt. Die Betätigung erfolgt unmittelbar nach dem Schaltbefehl, also zu einem beliebigen Zeitpunkt.
  • GB 2 435 943 A offenbart einen Hybrid-Laststufenschalter mit einem Wähler und einem Lastumschalter. Der Wähler weist mechanische Schaltelemente und der Lastumschalter Halbleiterschaltelemente auf. Eine Steuervorrichtung koordiniert die Betätigung des Wählers und des Lastumschalters. Mehrere Sensoren überwachen Spannung und Strom an unterschiedlichen Stellen des Laststufenschalters.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters anzugeben, welches genauer ist, den Zustand des Laststufenschalters vor der Umschaltung überprüft und die Vakuumschaltröhren schont.
  • Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters mit einem Antrieb, einem Sensor und einer Steuervorrichtung vor, wobei
    • eine Steuervorrichtung einen Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters empfängt;
    • ein Stromverlauf über den Sensor erfasst wird;
    • ein Startzeitpunkt im Stromverlauf bestimmt wird, an dem der Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters empfangen wurde;
    • ein zeitlicher Versatz zum Startzeitpunkt addiert wird und daraus ein Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde, bestimmt wird;
    • ein Zeitpunkt eines nächsten Stromnulldurchgangs nach dem Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde, bestimmt wird;
    • eine zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde und dem Zeitpunkt des nächsten Stromnulldurchgangs bestimmt wird;
    • die zeitliche Differenz zum Startzeitpunkt addiert wird, um daraus einen neuen Startzeitpunkt für die Betätigung zu bestimmen;
    • am neuen Startzeitpunkt mit der Betätigung des Laststufenschalters durch den Antrieb begonnen wird.
  • Das Verfahren beruht auf der Idee, den Stromverlauf innerhalb des Laststufenschalters, genauer innerhalb einer Vakuumschaltröhre, zu überwachen mit der Betätigung des Laststufenschalters bzw. mit dem Öffnen der Vakuumschaltröhre genau im oder kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes zu beginnen. Hierdurch wird die Brenndauer des Lichtbogens innerhalb der Vakuumschaltröhre beim Öffnen weitestgehend verkürzt. Damit wird die Vakuumschaltröhre und insbesondere die Kontakte innerhalb der Vakuumschaltröhre maximal geschont. Das genaue Öffnen bzw. Schalten bzw. Betätigen wird dadurch ermöglicht, dass unter anderem zukünftige Stromnulldurchgänge vorhergesagt werden und sich dadurch das Öffnen bzw. Schalten bzw. das Betätigen des Laststufenschalters danach richtet. Da die Trägheit des Antriebsstrangs und damit der zeitliche Versatz zwischen Schaltbefehl und tatsächlicher Betätigung bekannt sind, werden diese auf einen zukünftigen und passenden Stromnulldurchgang abgestimmt. Somit beginnt die tatsächliche Betätigung nicht unmittelbar nach dem Schaltbefehl, sondern entsprechend zeitlich versetzt unter Berücksichtigung des zeitlichen Versatzes im Antriebsstrang. Damit wird die Trägheit (Mechanik) des Antriebsstranges beim Betätigen berücksichtigt, sodass die Betätigung der Vakuumschaltröhre stets im Stromnulldurchgang oder kurz vor dem Stromnulldurchgang erfolgt. Als Betätigung des Laststufenschalters ist auch das Öffnen einer Vakuumschaltröhre, die Teil des Laststufenschalters ist, zu verstehen.
  • Eine Steuereinheit ist mit dem Antrieb und mindestens einem Sensor verbunden. Die Steuereinheit steuert den Antrieb, der wiederum den Laststufenschalter betätigt. Weiterhin erfasst die Steuereinheit den Stromverlauf über mindestens einen Sensor. Der Sensor erfasst einen Stromverlauf und kann dabei an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, beispielsweise an einer Vakuumschaltröhre und/oder am Laststufenschalter und/oder auf der Unterspannungsseite und/oder Oberspannungsseite eines Stufentransformators.
  • Der Stromverlauf vor dem Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters kann auf unterschiedliche Art und Weise erfasst werden, insbesondere können die Frequenz und die vergangenen Stromnulldurchgänge bestimmt und erfasst werden. Die Auswertung des Stromverlaufs findet vorzugsweise in der Steuervorrichtung statt.
  • Der Zeitpunkt des nächsten Stromnulldurchgangs ist ein zukünftiger Stromnulldurchgang und basiert auf den vergangenen Stromnulldurchgängen des Stromverlaufs.
  • Ein zukünftiger Stromnulldurchgang bzw. alle zukünftigen Stromnulldurchgänge werden durch eines oder mehrere mathematische Verfahren, insbesondere Fast-Furier-Transformation, bestimmt. Weiterhin kann ein zukünftiger Stromnulldurchgang bzw. alle zukünftigen Stromnulldurchgänge mittels Analogelektronik bestimmt werden.
  • Der Stromverlauf kann beispielsweise mittels eines Sensors an einer Vakuumschaltröhre und/oder Laststufenschalter und/oder auf der Unterspannungsseite und/oder Oberspannungsseite eines Stufentransformators erfasst werden.
  • Der zeitliche Versatz ist ein Wert, der durch die Mechanik des Antriebsstranges bedingt wird oder von diesem abhängig ist. Der Wert des zeitlichen Versatzes kann automatisch und/oder manuell angepasst werden. Weiterhin kann der Wert des zeitlichen Versatzes anhand einer Lichtbogenbrenndauer in der Vakuumschaltröhre des Laststufenschalters angepasst werden. Weiterhin kann der Wert des zeitlichen Versatzes anhand einer Lichtbogenbrenndauer der vergangenen Schaltungen des Laststufenschalters in der Vakuumschaltröhre des Laststufenschalters angepasst werden.
  • Nach der Bestimmung des zeitlichen Versatzes kann ein weiterer zeitlicher Versatz subtrahiert werden um dadurch den neuen Startzeitpunkt zu verschieben. Dadurch wird mit der Betätigung des Laststufenschalters nicht vor dem Nulldurchgang, sondern zu einem früheren Zeitpunkt, der nicht der Zeitpunkt eines nächsten Stromnulldurchgangs ist, begonnen.
  • Die Steuervorrichtung kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und insbesondere Mittel umfassen, die einen Antrieb ansteuern, um den Laststufenschalter zu betätigen und das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Weiterhin schlägt die Erfindung eine Laststufenschaltervorrichtung vor, umfassend:
    • einen Laststufenschalter;
    • einen Sensor;
    • einen Antrieb;
    • eine Steuervorrichtung;
      wobei
    • die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist
      • einen Schaltbefehl zum Betätigen des Laststufenschalters zu empfangen;
      • ein Stromverlauf über den Sensor zu erfassen;
      • einen Startzeitpunkt im Stromverlauf, an dem der Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters empfangen wurde zu bestimmen;
      • einen zeitlichen Versatz zum Startzeitpunkt zu addieren und daraus einen Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde zu bestimmen;
      • einen Zeitpunkt eines nächsten Stromnulldurchgangs nach dem Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde zu bestimmen;
      • eine zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde und dem Zeitpunkt des nächsten Stromnulldurchgangs zu bestimmen;
      • die zeitliche Differenz zum Startzeitpunkt zu addieren und um daraus einen neuen Startzeitpunkt für die Betätigung zu bestimmen;
      • am neuen Startzeitpunkt mit der Betätigung des Laststufenschalters, mittels des Antriebs zu beginnen.
  • Die Laststufenschaltervorrichtung, bestehend aus einem Laststufenschalter mit einer Vakuumschaltröhre, einem Antrieb, einem Sensor und einer Steuervorrichtung ermöglicht es den zeitlichen Versatz der Mechanik bei einer Lastumschaltung zu berücksichtigen und damit eine Vakuumschaltröhre im Stromnulldurchgang zu öffnen.
  • Weiterhin kann die Laststufenschaltervorrichtung einen weiteren Sensor zur Messung der Lichtbogenbrenndauer aufweisen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Es zeigen
    • Figur 1
    einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter;
    Figur 2
    einen Verfahrensablauf;
    Figur 3
    ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens;
    Figur 4
    ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens.
  • Figur 1 zeigt eine Laststufenschaltervorrichtung 1 zum Durchführen einer Lastumschaltung. Die Laststufenschaltervorrichtung 1 umfasst eine Steuervorrichtung 2, mindestens einen Sensor 5 und einen Laststufenschalter 4. Die Steuervorrichtung 2 ist mit einem Antrieb des Laststufenschalters 4 verbunden. Die Steuervorrichtung 2 ist dazu eingerichtet und ausgebildet den Antrieb 3 zu steuern, damit dieser den Laststufenschalter 4 betätigt. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 2 mit einem Sensor 5 bzw. mehreren Sensoren 5 verbunden, der einen Strom misst, der durch eine Vakuumschaltröhre 6 und damit durch den Laststufenschalter 4 und eines Stufentransformator 7 fließt. Die Steuervorrichtung 2 ist dazu ausgebildet und eingerichtet den durch den Sensor 5 bzw. die Sensoren 5 erfassten Strom zu messen und auszuwerten. Insbesondere wird durch die Steuervorrichtung 2 der Stromverlauf bestimmt, also wann der Strom den Wert Null hat bzw. annimmt und in welcher Frequenz dies passiert. Der Sensor 5 kann beispielsweise am Stufentransformator 7, insbesondere auf der Oberspannungsseite 8 oder der Unterspannungsseite 9 angeordnet sein. Weiterhin kann ein Sensor 5 im Laststufenschalter 4, direkt an der Vakuumschaltröhre 6 oder an einer weiteren beliebigen Position, die dafür geeignet ist den Verlauf des Stromes zu erfassen, angeordnet sein.
  • Die Steuervorrichtung 2 ist weiterhin dazu ausgebildet und eingerichtet zukünftige Stromnulldurchgangszeitpunkte vorherzusagen bzw. zu berechnen. Die Steuereinheit 2 weist deshalb entsprechend eine Recheneinheit und/oder einen Prozessor und/oder einen Speicher auf.
  • Der Antrieb 3 ist über einen Antriebsstrang 10 mit dem Laststufenschalter 4 und damit auch mit der Vakuumschaltröhre 6 mechanisch verbunden. Als Antriebsstrang 10 wird die Summe der mechanischen Elemente bzw. Mechanik zwischen Motorantrieb 3 und Vakuumschaltröhre 6, wie z.B. Wellen, Kniehebel, Rollen, etc. verstanden.
  • Die Steuervorrichtung 2 kann als eigenständiges Gerät am Stufentransformator 7 oder in einer Leitwarte angeordnet sein. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 2 ein Teil einer Antriebssteuerung des Laststufenschalters 4 oder als Teil eines Spannungsreglers ausgebildet sein. Die Steuervorrichtung 2 ist dazu ausgebildet und eingerichtet den Antrieb 3 zu steuern.
  • Weiterhin ist ein weiterer Sensor 15 vorgesehen, der mit der Steuervorrichtung 2 verbunden ist. Der weitere Sensor 15 ist dazu eingerichtet und ausgebildet eine Lichtbogenbrenndauer in der Vakuumschaltröhre 6 zu erfassen. Die Steuervorrichtung 2 wertet dann die erfasste Lichtbogenbrenndauer aus. Im Idealfall wird die Vakuumschaltröhre 6 im Stromnulldurchgang geöffnet, sodass kein Lichtbogen im Inneren der Vakuumschaltröhre 6 entsteht und die Lichtbogenbrenndauer gleich Null ist. Wird die Vakuumschaltröhre 6 betätigt, während noch ein Strom durch die Vakuumschaltröhre 6 fließt, entsteht ein Lichtbogen, bis dieser abreißt und erlischt. Diese Lichtbogenbrenndauer hängt also auch von dem zeitlichen Versatz TV ab. Damit wird auch die Lichtbogenbrenndauer aus vergangenen Schaltungen dazu verwendet den zeitlichen Versatz TV anzupassen. Die Auswertung und Anpassung erfolgt in der Steuervorrichtung 2.
  • Der Stufentransformator 7 weist eine Stammwicklung 11 und eine Regelwicklung 12 auf. Der Laststufenschalter 4 ist dabei über die Wicklungsanzapfungen 13 mit der Regelwicklung 12 verbunden. Die Stammwicklung 11 und die Regelwicklung 12 sind auf der Oberspannungsseite 8 (in seltenen Fällen auch an der Unterspannungsseite) angeordnet. Weiterhin weist der Stufentransformator 10 eine Unterspannungswicklung 14 auf, die induktiv mit der Stammwicklung 11 und der Regelwicklung 12 gekoppelt ist.
  • Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung einer Lastumschaltung mittels eines Laststufenschalters 4. In einem ersten Schritt 30 erhält die Steuervorrichtung 2 ein Signal bzw. einen Schaltbefehl zur Durchführung einer Lastumschaltung mittels eines Laststufenschalters bzw. einen Schaltbefehlt zum Beginnen der Betätigung des Laststufenschalters 4. Das Signal oder der Schaltbefehl wird beispielsweise manuell oder durch einen Spannungsregler erzeugt.
  • Im nächsten Schritt 31 wird mit Hilfe eines Sensors 4 ein Stromverlauf erfasst, insbesondere wird bestimmt wann der Strom, der durch die Vakuumschaltröhre 5 des Laststufenschalters 4 fließt, den Wert Null hat bzw. annimmt und mit welcher Frequenz F dies passiert. Dabei werden die vergangenen Stromnulldurchgangszeitpunkte sowie deren Abstände zueinander ermittelt. Dies erfolgt dauerhaft während des Betriebs des Stufentransformators, insbesondere bereits vor dem Schaltbefehl und vor dem Beginn der Betätigung des Laststufenschalters. Idealerweise weist der Strom einen sinusförmigen Verlauf auf, wodurch es zu regelmäßigen Stromnulldurchgängen kommt. Basierend auf den Zeitpunkten aus der Vergangenheit bzw. auf den vergangenen Stromnulldurchgängen werden dann die zukünftigen Stromnulldurchgänge bzw. die Zeitpunkte im Stromverlauf vorhergesagt. Dies kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Berechnung mit mathematischen Verfahren wie Fast-Furier-Transformation. Diese Berechnungen erfolgen in der Steuereinheit 2, die dafür ausgebildet und eingerichtet ist. Die Steuereinheit 2 weist deshalb entsprechend eine Recheneinheit und/oder einen Prozessor und/oder einen Speicher auf.
  • Die Bestimmung der aktuellen und der zukünftigen Stromnulldurchgangszeiten erfolgt über ein Signal des Sensors, der entsprechend seiner Ausgestaltung nur Stromnulldurchgänge oder den gesamten sinusförmigen Verlauf abtastet bzw. ausgibt.
  • Im nächsten Schritt 32 wird der aktuelle Startzeitpunkt T0 bestimmt. Dieser Startzeitpunkt T0 entspricht dem Zeitpunkt, an dem das Signal zur Betätigung des Laststufenschalters 4 in der Steuervorrichtung 2 erzeugt oder durch die Steuervorrichtung 2 erhalten wurde. Dieser wird im Verlauf des Stromes eingezeichnet. Da der Antriebsstrang 10 einen durch die Mechanik bedingten zeitlichen Versatz TV aufweist, muss dieser beim Betätigen des Laststufenschalters 4 bzw. Öffnen der Vakuumschaltröhre 6 berücksichtigt werden. Der durch die Mechanik bedingte Versatz TV wird durch die konstruktive Umsetzung des Antriebsstrangs 10 vorgegeben. Hierrunter fällt beispielsweise die Drehbewegung einer Nocke oder eines Hebels, der zunächst beispielsweise eine Strecke zurücklegen muss, bis beispielsweise eine Kraft oder Bewegungsübertagung auf die Vakuumschaltröhre 6 erfolgen kann. Durch diese mechanischen Gegebenheiten erfolgt die Betätigung bzw. das Öffnen der Vakuumschaltröhre 6 nicht unmittelbar nach dem Signal zur Betätigung bzw. am Beginn, sondern mit dem entsprechenden zeitlichen Versatz TV. Das Ziel einer jeden Betätigung des Laststufenschalters 4 ist es jedoch, die Vakuumschaltröhre 6 im Stromnulldurchgang bzw. annähernd, also kurz vor dem Stromnulldurchgang zu öffnen. Da in der Steuervorrichtung 2 die Informationen zu den zukünftigen Stromnulldurchgangszeiten bzw. Stromnulldurchgängen, der Startzeitpunkt T0 und der Versatz TV, bekannt sind, wird ein entsprechender Startzeitpunkt T1 für den Beginn der Schaltung errechnet. Mit anderen Worten wird mit der Betätigung erst dann begonnen, wenn am Ende des zeitlichen Versatzes TV des Antriebsstrangs 10 ein Stromnulldurchgang in der Vakuumschaltröhre 6 vorliegt. So wird im nächsten Schritt 33 zur Startzeitpunkt T0 der zeitliche Versatz TV addiert und damit der Zeitpunkt TB bestimmt, an dem das tatsächliche Öffnen der Vakuumschaltröhre 6 erfolgen würde.
  • In einem nächsten Schritt 34 wird der Zeitpunkt TG bestimmt, an dem der nächste Stromnulldurchgang - ein zukünftiger Stromnulldurchgang - nach dem Zeitpunkt TB des potenziellen Beginns der Betätigung erfolgen würde. Basierend auf den Zeitpunkten TB und TG wird im nächsten Schritt 35 eine zeitliche Differenz TD zwischen diesen Zeitpunkten bestimmt. Diese Differenz TD wird wiederum dafür verwendet, um im nächsten Schritt 36 den Startzeitpunkt T0 auf einen neuen Startzeitpunkt T1 zu verschieben.
  • Im letzten Schritt 37 wird die Schaltung im neu bestimmten Startzeitpunkt T1 begonnen bzw. ausgeführt. Hier wird der Antrieb 3 durch die Steuereinheit 2 angesteuert.
  • Der zeitliche Versatz TV weist einen dem Antriebsstrang 10 angepassten Wert von wenigen Millisekunden auf. Dieser Wert kann entweder fest vorgegeben sein oder aber auch angepasst werden. Die Anpassung kann automatisch oder manuell erfolgen. Eine Anpassung kann z.B. dann sinnvoll sein, wenn im Antriebsstrang Verschleiß auftritt oder Teile ausgetauscht werden. Weiterhin kann auch die Lichtbogenbrenndauer zur Anpassung des zeitlichen Versatzes verwendet werden.
  • Figur 3 dient der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf der X-Achse ist der zeitliche Stromverlauf (in ms) innerhalb einer geschlossenen Vakuumschaltröhre 6 bzw. des Laststufenschalters 4 aufgetragen. Die Y-Achse zeigt die Höhe des Stroms in A an. Der Verlauf des Stroms bzw. der Stromverlauf ist hier sinusförmig bzw. annähernd sinusförmig. Die Kurve des Stromverlaufs schneidet die X-Achse in den Nulldurchgängen (Stromnulldurchgänge). Damit fließt zu diesen Zeitpunkten kein Strom durch die Vakuumschaltröhre 6 bzw. den Laststufenschalter 4. Zu einem beliebigen Zeitpunkt T0 geht ein Schaltbefehl zur Betätigung bzw. zum Beginn der Betätigung des Laststufenschalters 4 in der Steuereinheit 2 ein. Dieser Zeitpunkt wird als möglicher Startzeitpunkt T0 einer Lastumschaltung angenommen. Ausgehend von diesem Startzeitpunkt T0 wird der zeitliche Versatz TV zu diesem Startzeitpunkt T0 addiert. Dieser zeitliche Versatz TV weist grundsätzlich einen festen Wert auf. Nach der Addition des zeitlichen Versatzes TV zum Startzeitpunkt T0 erhält man einen Zeitpunkt TB, an dem die Betätigung bzw. das Öffnen der Vakuumschaltröhre 6 potenziell beginnen würde. Da hier jedoch noch ein Strom fließt, der Strom also nicht Null ist, würden beim Betätigen der Vakuumschaltröhre 6, insbesondere beim Öffnen der Vakuumschaltröhre 6 Lichtbögen entstehen. Doch gerade dies soll vermieden werden.
  • Wie im Diagramm dargestellt ist der Zeitpunkt TB, an dem die Betätigung potenziell beginnen würde, nicht in einem Stromnulldurchgang. Deshalb wird ein geeigneter Zeitpunkt TG, an dem beim Öffnen kein Strom durch die Vakuumschaltröhre 6 fließen würde, bestimmt. Bei diesem Zeitpunkt TG handelt es sich um den nächsten nach dem Zeitpunkt TB kommenden Stromnulldurchgang. Der nächstkommende Stromnulldurchgang wird auf Basis vergangener Stromnulldurchgänge ermittelt.
  • Basierend auf den Zeitpunkt TB des potenziellen Beginns des Öffnens bzw. der Betätigung und dem geeigneten Zeitpunkts TG wird die Zeitdauer TD zwischen diesen beiden Punkten, beispielsweise als Differenz berechnet. Diese Zeitdauer TD wird dann zum Startzeitpunkt T0 addiert und bildet dann den neuen Startzeitpunkt T1 an dem dann die tatsächliche Betätigung bzw. Öffnen begonnen wird. Damit wird erreicht, dass das Öffnen bzw. Betätigen der Vakuumschaltröhre 6 im Stromnulldurchgang beginnt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform in Figur 4 wird nach der Bestimmung des zeitlichen Versatzes TV ein weiterer Versatz TD1 subtrahiert. Dieser Versatz TD1 stellt sicher, dass das Öffnen der Vakuumschaltröhre nicht unmittelbar im Stromnulldurchgang, sondern wenige Millisekunden zu einem früheren Zeitpunkt (TF), also kurz davor, beginnt.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Laststufenschaltervorrichtung
    2
    Steuervorrichtung
    3
    Antrieb
    4
    Laststufenschalter
    5
    Sensor
    6
    Vakuumschaltröhre
    7
    Stufentransformator
    8
    Oberspannungsseite
    9
    Unterspannungsseite
    10
    Antriebsstrang
    11
    Stammwicklung
    12
    Regelwicklung
    13
    Wicklungsanzapfungen
    14
    Unterspannungswicklung
    15
    weiterer Sensor
    T0
    Startzeitpunkt
    T1
    neuer Startzeitpunkt
    TV
    zeitliche Versatz
    TD1
    weiterer Versatz
    TB
    Zeitpunkt an dem die Betätigung potenziell beginnen würde
    TG
    Zeitpunkt des nächsten Stromnulldurchgangs
    TD
    zeitliche Differenz
    TF
    Früherer Zeitpunkt
    F
    Frequenz

Claims (12)

  1. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) mit einem Antrieb (3), einem Sensor (5) und einer Steuervorrichtung (2), wobei
    - eine Steuervorrichtung (2) einen Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters (4) empfängt;
    - ein Stromverlauf über den Sensor (5) erfasst wird;
    - ein Startzeitpunkt (T0) im Stromverlauf bestimmt wird, an dem der Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters (4) empfangen wurde; dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein zeitlicher Versatz (TV) zum Startzeitpunkt (T0) addiert wird und daraus ein Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde bestimmt wird;
    - ein Zeitpunkt (TG) eines nächsten Stromnulldurchgangs nach dem Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde bestimmt wird;
    - eine zeitliche Differenz (TD) zwischen dem Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde und dem Zeitpunkt (TG) des nächsten Stromnulldurchgangs bestimmt wird;
    - die zeitliche Differenz (TD) zum Startzeitpunkt (T0) addiert wird, um daraus einen neuen Startzeitpunkt (T1) für die Betätigung zu bestimmen;
    - am neuen Startzeitpunkt (T1) mit der Betätigung des Laststufenschalters (4) durch den Antrieb (3) begonnen wird.
  2. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach Anspruch 1, wobei
    - der Stromverlauf vor dem Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters (4) erfasst wird;
    - beim Erfassen des Stromverlaufs die Frequenz und die vergangenen Stromnulldurchgänge bestimmt werden.
  3. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach Anspruch 1, wobei der Zeitpunkt (TG) des nächsten Stromnulldurchgangs ein zukünftiger Stromnulldurchgang ist, der auf den vergangenen Stromnulldurchgängen des Stromverlaufs beruht.
  4. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach Anspruch 3, wobei ein zukünftiger Stromnulldurchgang durch ein mathematisches Verfahren, insbesondere Fast-Furier-Transformation oder mittels Analogelekronik bestimmt wird.
  5. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
    der Stromverlauf an einer Vakuumschaltröhre (6) und/oder Laststufenschalter (4) und/oder auf der Unterspannungsseite (9) und/oder Oberspannungsseite eines Stufentransformators (7) durch einen oder mehrere Sensoren (5) erfasst wird.
  6. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
    der zeitliche Versatz (TV) ein Wert ist, der durch die Mechanik des Antriebsstranges (10) bedingt oder von diesem abhängig ist.
  7. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach Anspruch 6, wobei der Wert des zeitlichen Versatzes (TV) automatisch und/oder manuell angepasst werden kann.
  8. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
    der Wert des zeitlichen Versatzes (TV) anhand einer Lichtbogenbrenndauer in der Vakuumschaltröhre (6) des Laststufenschalters (4) anpassbar ist.
  9. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei
    nach der Bestimmung des zeitlichen Versatzes (TV) ein weiterer zeitlicher Versatz (TD1) subtrahiert wird und sich dadurch der neue Startzeitpunkt (T1) verschiebt und mit der Betätigung des Laststufenschalters (4) vor dem Nulldurchgang zu einem früheren Zeitpunkt (TF) der nicht der Zeitpunkt (TG) eines nächsten Stromnulldurchgangs ist begonnen wird.
  10. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei
    die Steuervorrichtung (2) einen Antrieb (3) ansteuert, der den Laststufenschalter (4) betätigt.
  11. Laststufenschaltervorrichtung (1), umfassend:
    - einen Laststufenschalter (4);
    - einen Sensor (5);
    - einen Antrieb (3);
    - eine Steuervorrichtung (2);
    wobei
    - die Steuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist
    - einen Schalbefehl zum Betätigen des Laststufenschalters (4) zu empfangen;
    - einen Stromverlauf über den Sensor (5) zu erfassen;
    - einen Startzeitpunkt (T0) im Stromverlauf an dem der Schaltbefehl zur Betätigung des Laststufenschalters (4) eingegangen ist zu bestimmen; gekennzeichnet durch
    - einen zeitlichen Versatz (TV) zum Startzeitpunkt (T0) zu addieren und daraus einen Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde zu bestimmen;
    - einen Zeitpunkt (TG) eines nächsten Stromnulldurchgangs nach dem Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde zu bestimmen;
    - eine zeitliche Differenz (TD) zwischen dem Zeitpunkt (TB) an dem die Betätigung potenziell beginnen würde und dem Zeitpunkt (TG) des nächsten Stromnulldurchgangs zu bestimmen;
    - die zeitliche Differenz (TD) zum Startzeitpunkt (T0) zu addieren und daraus einen neuen Startzeitpunkt (T1) für die Betätigung zu bestimmen;
    - am neuen Startzeitpunkt (T1) mit der Betätigung des Laststufenschalters (4) mittels des Antriebs (3) zu beginnen.
  12. Laststufenschaltervorrichtung (1) nach Anspruch 11, umfassend
    einen weiteren Sensor (15) zur Messung der Lichtbogenbrenndauer.
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