СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ОТВОДОВ Российский патент 2003 года по МПК H02J13/00 G05F1/147 H01H9/00 

Настоящее изобретение относится к способу контроля функциональных возможностей переключателя отводов, в частности переключателя отводов, обеспечивающего бесперебойное переключение отводов регулируемого трансформатора.

Из патента ФРГ 4214431 известно, что электропривод, связанный с соответствующим переключателем отводов, обеспечивает выработку конкретных информационных данных. К таким данным относится информация об установке отводов, о соответствующей текущей установке переключателя отводов в процессе переключения, о достижении соответствующих верхнего и нижнего конечных положений, о выбранном режиме работы, о срабатывании защитного автомата для двигателя и т.п. Однако этих информационных данных недостаточно для контроля эксплуатационного состояния соответствующего переключателя отводов, т.е. для реализации функций контроля.

Известен регулятор напряжения с микропроцессорным управлением типа TCS (см. проспект фирмы Maschinenfabrik Reinhausen GmbH: Mikroprocessorgesteuerter Spannungsregler TCS, выходные данные издания VK34/96de-0896/1000), который реализует некоторые функции контроля, например, контроль реактивного тока схемы между двумя трансформаторами, соединенными параллельно, реализация блокировки максимального тока переключателя отводов, контроль пониженного напряжения, контроль перенапряжения с автоматическим выключением для обеспечения защиты, сравнение заданного значения и действительного значения регулируемого напряжения. В этом случае также не определяются данные, которые обеспечивают непосредственный контроль рабочего состояния соответствующего переключателя отводов. В качестве входных величин только ток и напряжение проявляются в этом случае, а эти величины не могут обеспечивать соответствующие сведения о рабочем состоянии без дополнительных данных и без специальных способов для обработки данных.

Кроме того, из патента Японии JP-60-176213A известно определение и запоминание вращающего момента вала привода, который ведет от электропривода к переключателю отводов, чтобы установить относительно его действительной характеристики изменения вращающего момента характеристический заданный вращающий момент, являющийся характерным для конкретного типа. Аналогичный способ описан также в патенте ГДР DD 246409, соответственно которому изменение во времени вращающего момента должно измеряться при переключении, и результат сравнивается с типовой характеристикой изменения вращающего момента во времени для соответствующего переключателя отводов. Если в этом случае происходит недопустимое отклонение действительной характеристики от заданной характеристики, то должно осуществляться переключение. Ввиду затруднений в определении вращающего момента, этот способ не был практически реализован.

Задачей изобретения является создание способа контроля переключателя отводов, который, исходя из определяемых без затруднений электрических величин, обеспечивает надежный контроль переключателя отводов и при возникновении обнаруживаемых неисправностей в функционировании обеспечивает соответствующие реакции на это отклонение от нормы.

Указанный результат достигается способом, соответствующим изобретению, как охарактеризовано в пунктах 1 и 2 формулы изобретения. Заявлены два способа в качестве эквивалентных альтернативных решений одной и той же задачи. В зависимых пунктах формулы изобретения отражены наиболее предпочтительные варианты осуществления способа, соответствующего изобретению.

Способ, соответствующий изобретению, обеспечивает простую процедуру контроля переключателя отводов в течение всего времени переключения нагрузки, т.е. возбуждения соответствующего связанного электропривода.

В соответствии с первым аспектом изобретения заявлен способ контроля функциональных возможностей переключателя отводов, приводимого в действие электроприводом для выполнения переключения нагрузок, характеризуемый тем, что измеряют эффективные значения напряжения и тока в приводном двигателе электропривода в процессе приведения в действие переключателя отводов, определяют действительную мощность двигателя из измеренных значений и определяют вращающий момент из полученной действительной мощности, определяют действительную установку переключателя отводов при приведении его в действие, соотносят полученные значения вращающих моментов с определенными значениями установок переключателя отводов, при которых получены эти вращающие моменты, и формируют соответствующие пары действительных значений, сравнивают полученные пары действительных значений с парами запомненных значений, которые являются заданными для соответствующего переключателя отводов, и формируют сигналы предупреждения или отключения привода в случае, если разности сравниваемых пар значений превышают предварительно определенные пороговые значения.

При этом предпочтительно осуществляют корректировку пар запомненных заданных значений в зависимости от измеренной температуры внешней среды.

В соответствии с вторым аспектом изобретения заявлен способ контроля функциональных возможностей переключателя отводов, приводимого в действие электроприводом для выполнения переключения нагрузок, характеризуемый тем, что измеряют эффективные значения напряжения и тока в приводном двигателе электропривода в процессе приведения в действие переключателя отводов, определяют действительную мощность двигателя из измеренных значений и определяют вращающий момент из полученной действительной мощности, определяют действительную установку переключателя отводов при приведении его в действие, запоминают значения, соответствующие определяемому вращающему моменту, для получения характеристики изменения вращающего момента во времени, нормируют полученную характеристику вращающего момента по времени с помощью синхроимпульса, который формируется при достижении заданного характерного состояния последовательности переключения нагрузки в конкретный момент времени, разбивают полученную нормированную характеристику изменения во времени вращающего момента на временные интервалы, соответствующие предварительно определенным этапам последовательности переключения нагрузки, причем указанные этапы последовательности являются характерными для соответствующего переключателя отводов, сравнивают значения временных интервалов с запомненными заданными значениями и формируют сигналы предупреждения или отключения привода в случае, если разности сравниваемых значений превышают предварительно определенные пороговые значения.

При этом заданное характерное состояние последовательности переключения нагрузки предпочтительно представляет собой срабатывание аккумулятора энергии в переключателе отводов.

Согласно заявленному способу, определение действительной установки переключателя отводов предпочтительно выполняют непрерывно с помощью счетно-решающего устройства, а операцию сравнения осуществляют с учетом измеренных величин, относящихся к параметрам функционирования переключателя отводов. При этом упомянутые параметры предпочтительно включают по меньшей мере один из группы, включающей в себя температуру масла переключателя нагрузки в переключателе отводов, температуру масла трансформатора, связанного с переключателем отводов, температуру окружающей воздушной среды и степень обгорания механических контактов переключателя.

Способ, соответствующий изобретению, позволяет простым путем контролировать переключатель отводов в течение всего времени переключения нагрузки, т. е. приведения в действие связанного с ним электропривода. Можно на основе определяемых характеристик изменения во времени вращающего момента осуществить привязку соответствующих конкретных пар этих характеристик вращающего момента к соответствующим временным интервалам последовательности переключения нагрузки. Таким образом, появляется возможность получить выводы о функционировании отдельных подузлов переключателя отводов, таких как преселектор или переключатель направления, селектор ступеней для точного регулирования и переключатель нагрузки, причем указанные подузлы срабатывают последовательно в соответствии с конкретной последовательностью, типовой для переключателя отводов, при каждом переключении нагрузки.

Изобретение поясняется далее на примерах, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - диаграмма, иллюстрирующая этапы способа, соответствующего изобретению.

Фиг. 2 а) и b) - диаграммы, показывающие две полученные типовые характеристики изменения во времени вращающего момента для противоположных направлений поворота электропривода переключателя отводов, контролируемого согласно способу, соответствующему изобретению.

Фиг. 3 - диаграмма, иллюстрирующая дополнительные этапы в модифицированном способе, соответствующем изобретению.

На фиг. 1 представлены этапы способа, выполняемые при контроле функциональных возможностей переключателя отводов с электроприводом, посредством которого переключатель отводов приводится в действие для выполнения переключения нагрузки. Первоначально определяют эффективные значения тока и напряжения в приводе при каждом переключении нагрузки и из полученных значений известным способом вычисляют действительную мощность, а из мощности - соответствующий вращающий момент. В то же самое время выполняют определение положения в электроприводе, т.е. определяют, какой участок последовательности переключения был пройден в процессе переключения нагрузки. Из полученного результата можно определить, в каком действительном положении в рамках последовательности переключения находятся отдельные подузлы, такие как преселектор, селектор и переключатель нагрузки. Это определение положения может выполняться, в частности, эффективным образом с помощью решающего устройства (синусно-косинусного вращающегося трансформатора), обеспечивающего непрерывное определение положения.

Затем, в соответствии с первым вариантом способа, соответствующего изобретению, формируют пары значений, с одной стороны, из полученных положений в процессе переключения нагрузки, причем указанные положения могут изменяться шагами, например путем растрирования, практически с любым желательным шагом, а с другой стороны, из значений вращающих моментов, полученных для этих положений. Эти полученные пары значений сравнивают с ранее запомненными парами значений, заданными значениями и предельными значениями, характерными для данного переключателя отводов. В соответствии с результатами сравнения вырабатывают конкретные сообщения о статусе. Если сравнение показывает согласованность соответствующих пар действительных значений с парами заданных значений, то вырабатывается сообщение "ОК" ("норма"). Его, однако, можно отменить. Если сравнение показывает отклонения в пределах некоторых предварительно установленных предельных значений и/или только в предварительно установленном числе пар значений, то формируется сообщение, которое указывает на необходимость проведения технического обслуживания, без прерывания нормальной работы переключателя отводов. Если, однако, отклонения превышают предварительно установленные пределы, то формируется сообщение об ошибке, которое останавливает работу привода.

В соответствии со вторым вариантом способа, соответствующего изобретению, сначала выполняются те же самые исходные этапы способа, т.е. определение эффективных значений тока и напряжения и одновременно определение положения. Затем в данном варианте способа осуществляют привязку полученных значений вращающих моментов во времени, что соответствует углу поворота, проходимому в процессе срабатывания переключателя нагрузки. В этом случае действительное значение вращающего момента формируется с регулярными временными интервалами, например каждые 20 мс, и запоминаются в кольцевом буфере. Затем выполняется синхронизация с помощью синхроимпульса. Такой синхроимпульс генерируется от начала конкретной характеристической функции, выполняемой в ходе реализации последовательности переключения нагрузки, в момент времени t_syn (фиг.2а) и b)). Срабатывание аккумулятора энергии, которое инициирует скачкообразное приведение в действие переключателя нагрузки, может использоваться для генерирования этого синхроимпульса. Осуществляется также регистрация измеренных значений согласно известному принципу действия регистратора переходных процессов.

Преимущества этой процедуры поясняются ниже со ссылками на фиг. а) и b). На фиг. 2а) представлена измеренная кривая изменения вращающего момента переключателя нагрузки за время t или для пути s, который переключатель отводов проходит при переключении нагрузки в одном направлении поворота приводного вала электропривода. На фиг.2b) показана другая кривая вращающего момента для противоположного направления вращения приводного вала, т.е в противоположном направлении переключения. Можно видеть, что ввиду механических допусков в кинематической цепи, начальных пусковых моментов и других эффектов, а также в зависимости от направления вращения, потребуются различные интервалы времени после запуска электропривода в момент времени t_s до достижения первой характеристической точки кривой вращающего момента в момент времени t₀. Поэтому соответствующие кривые не сопоставимы без принятия дополнительных мер и, в первую очередь, должны нормироваться по времени. Это осуществляется посредством вышеупомянутой синхронизации. Затем, согласно данному способу, кривая вращающего момента, синхронизированная таким образом, разбивается на характерные участки, так называемые "окна". В данном случае каждое окно соответствует определенному этапу в осуществляемой последовательности переключения нагрузки. Такие окна могут содержать, например, интервал времени приведения в действие преселектора, селектора ступеней для точного регулирования и даже переключателя нагрузки. Каждое окно ограничено двумя характерными моментами времени, которые фиксируют начало и конец окна соответствующими значениями времени, например, t₀-t₁, t₁..., ..., t_syn-t_n. Каждое из этих окон сравнивается с предварительно запомненными заданными значениями. Посредством этого селективного сравнения можно не только определить отклонения действительных значений от заданных значений вращающего момента и, тем самым, обнаружить неисправность, но и сопоставить обнаруженную неисправность с конкретным подузлом, обусловившим такую неисправность. Помимо описанного обнаружения неисправностей, одновременно можно осуществить анализ тенденций изменения характеристик механических компонентов.

Кроме того, очевидно, что при обоих вариантах заявленного способа можно предварительно установить максимальное значение вращающего момента, при превышении которого немедленно будет осуществляться остановка электропривода, независимо от других используемых критериев.

В одной из возможных модификаций могут учитываться значения, относящиеся к другим параметрам переключателя отводов, как показано на фиг.3. В этом случае, в дополнение к описанному обнаружению действительной мощности электродвигателя и, тем самым, вращающего момента, с одной стороны, и обнаружения установленного положения для переключателя отводов, с другой стороны, учитываются также измеренные температуры изолирующей среды в переключателе нагрузки, трансформаторного масла, в котором обычно размещается селектор переключателя отводов, и температура окружающей воздушной среды. Кроме того, при определении рабочего состояния может также определяться и учитываться обгорание контактов переключателя нагрузки с использованием модели обгорания.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение надежности контроля состояния переключателя отводов и при возникновении неисправности - ее ликвидация. Способ включает измерение эффективных значений напряжения и тока в приводном двигателе электропривода, определение вращающего момента в зависимости от действительной мощности двигателя, вычисленной из измеренных значений, и определение установки переключателя отводов. Затем значения установок и вращающих моментов соотносятся между собой и сравниваются с запомненными заданными значениями. Как вариант, получают характеристику изменения вращающего момента, нормированную по времени для исключения различий в зависимости от направления вращения привода, и подразделяют ее на временные интервалы, соответствующие различным этапам последовательности переключения нагрузки. Значения временных интервалов сравнивают с запомненными заданными значениями. Если результат сравнения действительных и заданных значений показывает, что предварительно установленное пороговое значение превышено, то может быть выработан соответствующий сигнал предупреждения или отключения привода. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ контроля функциональных возможностей переключателя отводов, приводимого в действие электроприводом для выполнения переключения нагрузок, отличающийся тем, что измеряют эффективные значения напряжения и тока в приводном двигателе электропривода в процессе приведения в действие переключателя отводов, определяют действительную мощность двигателя из измеренных значений, определяют вращающий момент из полученной действительной мощности, определяют действительную установку переключателя отводов при приведении его в действие, соотносят полученные значения вращающих моментов с определенными значениями установок переключателя отводов, при которых получены эти вращающие моменты, и формируют соответствующие пары действительных значений, сравнивают полученные пары действительных значений с парами запомненных значений, которые являются заданными для соответствующего переключателя отводов, и формируют сигналы предупреждения или отключения привода в случае, если разности сравниваемых пар значений превышают предварительно определенные пороговые значения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют корректировку пар запомненных заданных значений в зависимости от измеренной температуры внешней среды. 3. Способ контроля функциональных возможностей переключателя отводов, приводимого в действие электроприводом для выполнения переключения нагрузок, отличающийся тем, что измеряют эффективные значения напряжения и тока в приводном двигателе электропривода в процессе приведения в действие переключателя отводов, определяют действительную мощность двигателя из измеренных значений, определяют вращающий момент из полученной действительной мощности, определяют действительную установку переключателя отводов при приведении его в действие, запоминают значения, соответствующие определяемому вращающему моменту, для получения характеристики изменения вращающего момента во времени, нормируют полученную характеристику вращающего момента по времени с помощью синхроимпульса, который формируется при достижении заданного характерного состояния последовательности переключения нагрузки в конкретный момент времени, разбивают полученную нормированную характеристику изменения во времени вращающего момента на временные интервалы, соответствующие предварительно определенным этапам последовательности переключения нагрузки, причем указанные этапы последовательности являются характерными для соответствующего переключателя отводов, сравнивают значения временных интервалов с запомненными заданными значениями и формируют сигналы предупреждения или отключения привода в случае, если разности сравниваемых значении превышают предварительно определенные пороговые значения. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что заданное характерное состояние последовательности переключения нагрузки представляет собой срабатывание аккумулятора энергии в переключателе отводов. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что определение действительной установки переключателя отводов выполняют непрерывно с помощью счетно-решающего устройства. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что операцию сравнения осуществляют с учетом измеренных величин, относящихся к параметрам функционирования переключателя отводов. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что упомянутые параметры включают по меньшей мере один из группы, включающей в себя температуру масла переключателя нагрузки в переключателе отводов, температуру масла трансформатора, связанного с переключателем отводов, температуру окружающей воздушной среды и степень обгорания механических контактов переключателя.