Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter für Stufentransformatoren mit einem Motorantrieb gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Solche Stufenschalter mit Motorantrieb sind aus der DE-OS 24 10 641 bekannt.

Die Motorantriebe dieser Stufenschalter bestehen aus einer Antriebs- und einer Informationseinheit; die Antriebseinheit weist als Hauptbestandteil einen Antriebsmotor - üblicherweise einen Drehstromasynchronmotor - auf, der mit Hilfe einer Schützensteuerung drehrichtungsabhängig eingeschaltet und nach Erreichen der jeweils gewünschten Spannungsstufe des Stufenschalters vom Netz getrennt und kurzgeschlossen wird. Daneben ist eine Handkurbel zur manuellen Betätigung des Stufenschalters im Bedarfsfall vorgesehen. Die Informationseinheit umfaßt Mittel zur Erfassung der aktuellen Stellung des Stufenschalters, beispielsweise jeder möglichen Stufensteilung zugeordnete Meldekontakte bzw. Drehgeber, die eine Drehung der Antriebswelle und deren Drehrichtung erfassen.

Zur Betätigung des Stufenschalters, d. h. zur Ansteuerung der Schützen¬ oder anderweitigen Steuerung ist bei bekannten Stufenschaltern der Motorantrieb durch elektrische Leitungen mit einem Regier verbunden. In diesem bekannten Regler wird in Abhängigkeit von der Abweichung

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zwischen Soll- und Istspannung am zu regelnden Transformator und von weiteren Regelkriterien, z. B. bei Parallelregelung mehrerer Stufentransformatoren an gemeinsamen Sammelschienen, ein Signal zur Betätigung der Steuerung erzeugt.

Nachteilig bei diesen bekannten Stufenschaitern ist dabei, daß der Motorantrieb eine Vielzahl von elektrischen Ausgängen besitzt, die alle mittels separater elektrischer Leitungen mit dem entsprechenden Regier verbunden werden müssen. Diese Leitungsverbiπdungen ergeben sich notwendigerweise dadurch- daß zahlreiche Informationen, beispielsweise zur aktuellen Stellung des Stufenschafters, zur Drehung und Dreheinrichtung der Antriebswelle usw., im Motorantrieb durch elektrische oder elektromechanische Mittel erzeugt, aber erst im räumlichen oft weit entfernten Regler verarbeitet werden. Weitere Leitungen sind notwendig, um z. B. optische Steilungsanzeigen zu ermöglichen; schließlich sind noch weitere Leitungen erforderlich, um die vom Regler gelieferten Stellbefehle wieder auf den Motoraπtrieb zurückzuführen, der sie in eine Schaltbewegung des Stufenschaiters umsetzt.

Besonders gravierend ist dieser Nachteil, wenn man berücksichtigt, daß die Stationen, in denen sich die Regier befinden und in denen auch zusätzliche Meldungen, z. B. in Lampenfeldern, erfolgen, oft mehr als 50 m vom Stufentransformator und damit auch dem dazugehörigen Stufenschalter und dessen Motorantrieb entfernt sind und über diese Distanz regelmäßig die Verbindung aus bis zu 50 Einzeldrähten besteht.

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Zwar stellt sich das letztgenannte Problem nicht bei sogenannte Autotransformatoren, bei denen, wie aus der GB-PS 21 09 960 bekannt der Regler am Transformator angeordnet ist, doch bleibt auch bei solche Stufentransformatoren der Nachteil einer Vielzahl elektrische Leitungsverbindungen zwischen Regler und Motorantrieb.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Stufenschalter mi Motorantrieb anzugeben, der durch nur eine einzige Verbindungsleitung mi dem zugehörigen Regler oder einer Schaltwarte in Verbindung steht.

Dies wird erfindungsgemäß durch einen Stufenschalter mit den Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche zeigen besonder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Stufenschalter weist den großen Vorteil auf, daß di Informationen über seine jeweilige Stufensteilung, seine tatsächlich Stellung innerhalb des einer Stufenstellung zugeordneten Bereiches, übe das Erreichen der jeweiligen oberen und unteren Endstellung sowie all weiteren Informationen über den Motorantrieb, z. B. die gewählt Betriebsart (Ort/Fern), Auslösung des Motorschutzschalters, Stillstand de Antriebsmotors usw. seriell aufbereitet, d. h. gespeichert und über nur ein einzige serielle Datenverbindung zum an sich bekannten Regier übertrage werden, wo sie zur Erzeugung von Stellbefehlen benötigt werden

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die wiederum auf eben derselben Datenverbindung zum Stufenschalter rückübertragen werden.

Die zur Erfassung des Absolutwertes der aktuellen Stellung des Stufenschalters verwendete Gebereinrichtung gewährleistet, daß - im Gegensatz zu inkrementalen Drehgebern - auch nach Wiederkehr einer vorübergehend ausgefallenen Versorgungsspannung die Stellungserfassung unbeeinflußt bleibt.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung weiterer zusätzlicher Schnittstellen am Motorantrieb. Durch eine zusätzliche serielle Schnittstelle ist es möglich, beispielsweise mittels eines angeschlossenen Diagnosegerätes, etwa eines Laptops, Informationen, wie die Zahl der Schaltungen pro Stufe und die Stromsumme pro Stufe, direkt auszulesen, was z. B. für Kontroll- und Servicezwecke sinnvoll ist. Es ist auch möglich, an dieser Schnittstelle zusätzliche Mittel vorzusehen, die vergleichbar mit einem "Fahrtenschreiber" die im Motorantrieb neben der seriellen Übertragung zum Regier gespeicherten Informationen über einen bestimmten Zeitraum archivieren, um beispielsweise im Havariefall Rückschlüsse auf die Verhältnisse der zurückliegenden sechs oder zwölf Stunden ziehen zu können. Solche Mittel können jedoch auch im Motorantrieb selbst vorgesehen sein.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Stufenschaiters

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mit einem Motorantrieb nach dem Stand der Technik i Verbindung mit einem Regler

Fig.2 eine ebenfalls schematische Darstellung eines erfindungs¬ gemäßen Stufenschalters mit einem Motorantrieb wiederum in Verbindung mit einem Regler

Fig.3 den Motorantrieb des erfindungsgemäßen Stufenschalters mit seinen einzelnen Baugruppen

Bei den bekannten Stufenschaltern mit Motorantrieben werden, wie au Fig.1 ersichtlich, die durch Drehgeber, Meldekontakte o. ä. erhaltene Informationen über den aktuellen Schaltzustand am Stufentransformator 1 in einer Informationseinheit des Motorantriebes 2 erzeugt, an ein Termina geführt und von dort mittels einer Übertragungsstrecke 3 einem bekannte Regier 4 und anderen Geräten 5 zugeführt. Die Übertragungsstrecke besteht dabei aus einer Vielzahl elektrischer Einzelverbindungen 3.1 zu Regler 4; zusätzlich dazu beinhaltet die Übertragungsstrecke 3 noch weiter Leitungen 3.2, die, unabhängig vom Regler 4, zu weiteren Geräten 5, etw separaten Melder- bzw. Anzeigetafeln, geführt sind oder mit separaten, nicht näher dargestellten Mitteln zur Gleichiaufsteuerung verwende werden.

Im Regier 4 werden aus den über die Übertragungsstrecke 3 gewonnene Informationen und den I- und U-Werten, die mitteis Stromwandier 4.1 bzw. Spannungswandler 4.2 erfaßt und direkt dem Regler 4 aufgeschaltet sind, die entsprechenden Steuerbefehle erzeugt und über weitere Leitungen

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3.3 zurück auf den Motorantrieb 2 geschaltet, wo sie eine Schaltbewegung in Richtung "Höher" oder "Tiefer" des Stufenschalters am Stufentransformator 1 bewirken. Wie erläutert, besteht die Übertragungsstrecke 3 nach dem Stand der Technik also aus einer Vielzahl von Einzel Verbindungen, die sich verschiedenen funktionellen Gruppen 3.1 , 3.2 und 3.3 zuordnen lassen.

Fig.2 zeigt im Gegensatz dazu den erfindungsgemäßen Stufenschalter mit Motorantrieb in gleicher Beschaltung, wobei gleichen Baugruppen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1 zugeordnet sind. Wie anschließend noch näher erläutert wird, werden durch die im Motorantrieb 2 vorhandenen Mittel, nämlich die Mittel zur Erfassung des Absolutwertes der aktuellen Stellung des Stufenschalters, die Mittel zur Erfassung der tatsächlichen Stellung des Stufenschalters innerhalb eines Bereiches einer Stufenstellung und die Mittel zur Endstellungserkennung des Stufenschalters, die an den Regier 4 zu übergebenden Informationen aufbereitet und können über eine einzige serielle Übertragungsstrecke 3 übergeben werden. Die im Regler 4 mit Hilfe dieser Informationen sowie der Informationen von Strom- und Spannungswandlern 4.1 bzw. 4.2 erzeugten Stellbefehle werden über eben diese Übertragungsstrecke 3 wieder zurück auf den Motorantrieb 2 geführt, so daß, neben der natürlich in jedem Fall vorhandenen Energiezuführung 2.2, nur eine einzige Datenleitung zur Verbindung zwischen Regler 4 und Motorantrieb 2 dient.

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Der Motorantrieb 2 weist darüberhinaus eine zusätzliche serielle Schnittstelle 2.1 auf, deren Funktion noch erläutert wird.

Fig.3 zeigt den Motorantrieb des erfindungsgemäßen Stufenschalters näher. In dieser Darstellung, in der die Bezugszeichen neu zugeordnet sind, ist gezeigt, daß auf den Stufenschalter am Stufentransformator 10 der Antriebsmotor 1 1 wirkt, der über ein Lastgetriebe 12 die Antriebswelle 13 des Stufenschalters betätigt.

Der Antriebsmotor 1 1 ist mit einer Steuerung 1 6 verbunden, die hier beispielhaft als bekannte Schützensteuerung mit einem "Tiefer"-Schütz 16.1 , einem "Höher"-Schütz 16.2, einem vorgeschalteten Motorschutz 16.3 sowie einem Handkurbelschalter 16.4 für eine Handkurbel 1 7 dargestellt ist.

An der Antriebswelle 13 ist ein zusätzliches Getriebe 14 angeordnet, das die maximale Bewegung der Antriebswelle 13 zwischen den Endstellungen des Stufenschalters in eine Drehbewegung von 360° umsetzt, die von einem Stellungsgeber 1 5, z _^ B. einem Resolver, einem Potentiometer oder einem optischen Geber als absoluter Stellungswert erfaßt und einer Auswerteeinheit 18 zugeführt ist. Die Auswerteeinheit 1 8 wandelt das absolute Gebersignal, sofern dies auf Grund des verwendeten Gebers erforderlich ist, in einen Binärwert um, der sowohl von der Hardwaredekodierung 19 wie auch von der Mikrocontrollereinheit 21 verarbeitet werden kann.

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Die Hardwaredekodierung T9 besitzt eine, für den entsprechenden Schaltertyp programmierbare, Logik. Unabhängig von der Mikrocontrollereinheit 21 kann damit die Stufenstellung in einem Bedienelement 25 angezeigt werden. Die Hardwaredekodierung 19 stellt weiterhin redundant, d. h. durch die Auswertung zusätzlicher Meldekontakte, sicher, daß der Stufenschalter nicht über seinen Schaltbereich, d. h. seine Endstellungen, hinausgefahren wird. Entsprechende Meldeleitungen 29 sind zur Steuerung 16 geschaltet.

Die Mikrocontrolereinheit 21 überwacht ständig über den Stellungsgeber 15 die Bewegung der Antriebswelle 13. Sämtliche betriebs wichtige Daten werden in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt. Für das Stufenschaltermonitoring werden alle erfaßbaren Einflüsse, die den Stufenschalter verschleißen können, registriert und aufsummiert. Für Stufenschalterrevisionen kann dann an einem Diagnoseanschluß 26 die bisherige Beanspruchung des Schalters mittels eines Diagnosegerätes 27 ausgelesen werden. _

Am Anzeige- und Bedienelement 25 kann die Stufenstellung des Schalters abgelesen werden. Durch Leuchtmelder sind betriebswichtige Zustände, wie z. B. die tatsächliche Stellung des Stufenschalters innerhalb eines Bereiches und die Endstellungen, angezeigt. Dieses Element beinhaltet weiterhin Tasten für manuelles Höher- und Tieferschalten sowie einen Schalter zur Betriebsartenwahl (Ort/Fern).

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Die Mikrocontrollereinheit 21 verfügt über zwei serielle Schnittstellen. Di bidirektionale serielle Schnittstelle 22 ist für die Kommunikation mit eine an sich bekannten Spannungsregler 23 bestimmt. Alle im Motorantrie anfallenden Meldungen und Informationen werden zum Spannungsregler 2 übertragen und können von dort, wenn notwendig, in konventionell parallele Meldungen übertragen werden. Ebenso werden Meldungen, wie z B. die Quittierung einer Motorantriebsstörung, vom Spannungsregler 2 registriert und an den Motorantrieb weitergeleitet

Der Spannungsregler 23 hält auf an sich bekannte Weise de Spannungs istwert eines Netzes mittels Ansteuerung des Stufenschalter über den Motorantrieb innerhalb voreingestellter Grenzen de Spannungssollwertes. Über die serielle Datenleitung 22.1 werden die daz notwendigen Schaltbefehle übertragen. Für das Stufenschaltermonitoring das die Microcoπtrollereinheit 21 übernimmt, wird darüberhinaus de Transformatorstrom bei jedem Schaltvorgang übermittelt.

Mit einem Diagnoseanschluß 26 können die bei dem Schaitermonitorin ermittelten Werte und die in den letzten Stunden vor einem Störfal archivierten Aufzeichnungen über den Betrieb mittels eines Diagnosegeräte 27, z. B. eines Laptops, ausgelesen werden.

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