用于测试变压器的分接转换器的方法及装置与流程

例如用于能量产生、能量传输、能量分配或者用于工业应用并设计用于大于1MW的输出的功率变压器通常包括所谓的分接转换器，以便能够例如针对特定负载条件来调整各个变压器的传输比。也能够在变压器工作期间或者在负载下（即不中断其工作的情况下）进行转换的分接转换器通常也称为有载分接转换器（OLTC）。为此，变压器的绕组设计为所谓的叠层绕组，其中该叠层绕组的分接头或抽头引导至分接转换器，所述分接转换器在变压器工作期间从一个分接头切换至另一个分接头，以便以此改变变压器的传输比。

由于变压器的绕组分别构成大的电感，因此，由于不能轻易中断通过绕组的电流，所以难以实现在不同传输比之间的切换过程。因此，如此设计分接转换器，使得电流能够在任意时刻流过绕组。出于此目的，分接转换器经常借助电阻来切换流经绕组的电流，以便由此来改变传输比。切换过程必须快速执行以避免电阻过热。由于分接转换器的复杂性和由此而易出错的机械结构，所以建议对每个分接转换器进行定期测试。

因此，本发明的目的在于，相较于现有技术改进对分接转换器进行的测试。

根据本发明，该目的通过用于根据权利要求1的用于对变压器的分接转换器进行测试的方法和通过根据权利要求9的用于对变压器的分接转换器进行测试的装置得以实现。从属权利要求限定了本发明的优选且有利的实施例。

在本发明的上下文中提供了一种用于对变压器的分接转换器进行测试的方法。其中，所述分接转换器设计用于（在有负载的情况下）改变变压器的传输比。根据本发明的方法包括以下步骤：

·生成提供到变压器的绕组和所述分接转换器的测试信号。该测试信号可以是例如流经所述绕组和与所述绕组串联的分接转换器的电流，并且该电流的强度通常在数安培到约100安培之间。该测试信号还可以是电压，将该电压施加到所述绕组和/或所述分接转换器，使得产生从所述绕组和所述分接转换器流过串联电路的电流。

·反复地致动分接转换器，其中，利用对分接转换器的每次致动来改变所述变压器的传输比。换言之，通过分别致动分接转换器来反复地改变变压器的传输比。

·在对分接转换器的致动期间，分别地确定变压器的电气测量变量的时间曲线，其中，所述电气测量变量在切换过程期间（即，在对分接转换器的致动期间）根据测试信号而改变。能够将流过绕阻和串联连接的分接转换器的电流和/或加在绕组上的电压测量为电气测量变量，其中，通过致动分接转换器使所述电流和/或所述电压根据所产生的测试信号而改变。测量变量的时间曲线能够例如通过如下方式来确定：在预定的时间区间期间连续地或者在该时间区间（例如100ms）内的某些确定的时间点来确定测量变量。在此，特别地，所述时间区间紧接在开始致动分接转换器之前开始或者在此之后不久开始，并且在分接转换器改变了传输比之后或者在测量变量的最大变化由于对分接转换器的致动或切换过程而减轻了之后结束。

·为了测试分接转换器，以时间重叠的方式自动图示所确定的测量变量的曲线。特别地，曲线的图示通过显示器或屏幕来执行。然而，还能够在打印机上打印曲线以进行图示或者在其他介质上对曲线进行图示。关于曲线的时间重叠的图示尤其应当理解为，所图示的曲线中的每条曲线的结束时间绘制在所图示的曲线的所有的开始时间之后。

借助电气测量变量的曲线的时间重叠的图示能够以比根据现有技术的情况改进的且更简单的方式判断出分接转换器是否正确运行。在此，还能够通过历史数据（例如先前所确定的测量变量的曲线）来评估图示的曲线。

本发明以时间重叠方式图示了测量变量的至少两条时间曲线。然而，根据本发明，可以以时间重叠的方式图示测量变量的多于两个（即任意数量）时间曲线。

可以对在此期间确定相应测量变量的曲线的时间区间的长度进行选择，使得变压器在切换至新的传输比之后达到饱和，以便根据所确定的测量变量也确定绕组的电阻。

根据本发明的优选实施例，所述变压器可以是多相变压器（例如，三相交流变压器）。在多相变压器的情况下，针对变压器的每个相，提供了设计用于（在有负载的情况下）改变变压器的传输比的单独的分接转换器。为了测试分接转换器，针对变压器的每个相同时分别生成测试信号。该测试信号针对每个相被提供到分配给各个相的变压器的绕组和分配给该绕组的分接转换器。如果该测试信号分别为电流的话，那么例如针对变压器的每个相而同时生成流过分配给相应相的绕组和流过分配给该绕组的分接转换器的电流，所述分接转换器布置为与相应的绕组串联。如果该测试信号分别为电压的话，那么例如针对变压器的每个相，同时向分配给该相的绕组加载电压，以便由此生成流过该绕组和所分配的分接转换器的电流。反复地致动分接转换器，其中，利用每次致动来改变传输比。其中，应当同时致动所有分接转换器。在致动分接转换器期间，针对每个分接转换器确定电气测量变量的时间曲线，所述电气测量变量在切换过程期间根据测试信号而改变。该测量变量可以是流过绕组中的一个以及分配给该绕组并与该绕组串联布置的分接转换器的电流。然而，该测量变量也可以是加在绕组中的一个上的电压。以时间重叠的方式自动示出各个分接转换器的曲线。其中，还能够以时间重叠的方式来示出不同相和/或相同相的测量变量的曲线。

优选地，特别地，能够通过不同相的测量变量曲线的时间重叠的图示来将对于不同相而言所出现的振幅跳跃或者时间偏移进行比较，以便通过该比较来确定多相变压器的分接转换器是否正确运行。

可以针对每个相生成测试信号，使得测试信号具有相同的值，从而可直接将所记录的曲线彼此进行比较。

在具有星形连接的三相变压器的情况下（优选地包括Y绕组或者Z绕组），能够同时测试所有的三个相。为此，能够施加电流作为测试信号，其中在两个相的情况下，该电流流入绕组（即，该电流在远离星点的端部施加在绕组上），并且在单相的情况下从绕组流出（即，该电流在远离星点的端部从绕组流出）。如果三个电流的值相同，那么额外流出第四电流（即，该电流在远离星点的端部从绕组减去）。

无论是在多相变压器还是在单相变压器的情况下，所述测试信号都可以是直流信号，即直流电。

在时间重叠地图示所分别确定的电气测量变量的曲线的情况下，一方面存在尽可能一致地绘制曲线的可能性，使得例如图示出两条相同的曲线正好彼此重叠。根据本发明的另一个可能性是（稍微）偏移地绘制曲线，使得例如能够区分出两条相同的曲线。其中，该曲线能够沿时间轴方向和/或垂直于时间轴方向来图示。

对于曲线的时间重叠的图示而言，特别地以时间重叠的方式图示曲线的彼此对应的时间段。如前所述，各个曲线中各个对应的时间段或者各个对应的时间区间能够在对分接转换器的各次致动的之前不久或之后不久开始，并且在切换到新的传输比的执行结束之后结束。各个曲线的各个时间段能够为例如100ms的各个切换过程。

至少部分地与如前所述相似地，电气测量变量能够包括以下电气测量变量的一个或更多个：

·流经各个绕组以及分配给该绕组的分接转换器的电流。

·施加在各个绕组上的电压。

·根据电压和电流（特别是作为电压和电流的商）计算的电阻值。该电阻值能够是欧姆电阻值或者直流电阻值或者阻抗值或者交流电阻。

根据本发明，测量变量还可以是其他的电气变量，例如通过各个绕组接收或传递的电功率或者电能。

在本发明的内容中还提供一种用于测试变压器的分接转换器的装置。其中，所述分接转换器设计用于（在有负载或工作中的情况下）改变变压器的传输比。该装置包括测试信号生成部件、测量部件和控制部件。通过所述测试信号生成部件和控制部件，所述装置生成提供到变压器的绕组和分接转换器的测试信号。通过所述测量部件，所述装置能够在对分接转换器的致动期间，根据测量信号来分别确定变压器的电气测量变量的时间曲线。所述控制部件设计用于以时间重叠的方式示出曲线。

根据本发明的装置的优点基本对应于前面已经详述的根据本发明的方法的优点，因此此处不再赘述。

根据本发明的实施例，所述变压器可以是多相变压器，其中，针对变压器的每个相提供单独的分接转换器，所述分接转换器设计用于（在有负载的情况下）改变变压器的传输比。因此，根据本发明的该实施例，所述装置设计用于测试多相变压器的一个或多个分接转换器。此外，该装置设计用于通过测试信号生成部件针对变压器的每个相同时生成各一个测试信号，并且将这些测试信号分别（即分别地将这些测试信号的一个）提供到分配给变压器的各个相的绕组或者分配给该绕组的分接转换器。该装置能够通过测量部件在致动分接转换器期间针对每个分接转换器分别确定变压器的电气测量变量的时间曲线。根据本发明的装置通过控制部件针对每个分接转换器以时间重叠的方式示出了各个分接转换器的曲线。

根据本发明的实施例的优点基本对应于前面详述的根据本发明的方法的对应实施例的优点，因此此处不再赘述。

特别地，所述装置包括显示器，并且所述装置设计为使得该装置借助控制部件将曲线示出在该显示器上。

针对各个分接转换器的电气测量变量的时间重叠的曲线进行图示，使得对所确定的测量变量的解释相较于现有技术而言得以简化。由此，最终也使得对分接转换器的测试得以简化。

本发明尤其能够用于测试功率变压器的分接转换器。由于本发明还能够例如用于测试那些并非作为功率变压器的变压器的分接转换器，所以本发明自然并不限于所述优选的应用领域。

下文通过根据本发明的优选实施例并参照附图对本发明做详细说明。

图1中示出根据本发明在致动变压器的分接转换器时电流的多条时间曲线。

图2至图4中仅示出图1中所示的时间曲线的一些。

图5中并非以时间重叠的方式、而是按照时间顺序示出致动变压器的分接转换器时电流的时间曲线。

图6中示出连同根据本发明的装置一起的具有分接转换器的变压器。

图7中示出连同根据本发明的装置一起的多相变压器。

图8中示意性示出根据本发明的装置。

虽然在下面的附图中示例性地分别将一个电流既作为测试信号又作为测量变量而示出，但是应当明确注意，根据本发明，还能够应用电压作为测试信号，和/或将电压、电阻、阻抗、输出、能量等用作或确定为测量变量。

图1中根据本发明以时间重叠的方式示出电流的多条时间曲线41、42，其中，曲线41、42的每一条是在对变压器的分接转换器进行致动的情况下确定的。在此，确定其曲线的电流流经绕组和与该绕组串联布置的分接转换器。针对每条曲线分别示出开始于第一时间点t₀并结束于第二时间点t₁的时间段。其中，第一时间点t₀在开始致动分接转换器之后不久出现，并且第二时间点t₁在分接转换器的切换过程结束之后出现。

在当前情况下，所述绕组包括11个分接头或抽头，如在图6中更精确地阐释的，分接转换器能够在这些分接头或抽头之间进行切换。用附图标记41标记的曲线分别示出当分接转换器向上切换时所确定的10条电流曲线中的一条，其中，通过分接转换器向上切换使得绕组的有效线圈匝数减少。以类似的方式，用附图标记42标记的曲线分别示出当分接转换器向下切换时所确定的10条电流曲线中的一条，其中，通过分接转换器向下切换使得绕组的有效线圈匝数增加。

如图6所示，存在绕组10的左侧的或奇数的分接头13以及右侧的或偶数的分接头12。图2中通过借助滤波器消除了在奇数切换过程的情况下的电流曲线而示出了仅在偶数切换过程的情况下的电流曲线41、42。于是，呈现了当发生切换到偶数的或右侧的分接头12时的偶数切换过程。在此，不仅在向下切换的情况下，而且在向上切换的情况下都能够切换至偶数的或右侧的分接头12。换言之，图2中用附图标记41标记的电流曲线示出向下切换的情况下的5个偶数切换过程，而图2中用附图标记42标记的电流曲线示出向上切换的情况下的5个偶数切换过程。

相反，图3中通过借助滤波器消除了在偶数切换过程的情况下的电流曲线而示出仅在奇数切换过程的情况下的电流曲线41、42。于是，呈现了当切换至奇数的或左侧的分接头13（参见图6）时的奇数切换过程。与偶数切换过程的情况类似，在奇数切换过程的情况下，不仅在向下切换的情况下，而且在向上切换的情况下都能够切换至奇数的或左侧的分接头13。换言之，图3中用附图标记41标记的电流曲线示出向下切换的情况下的5个奇数切换过程，而图3中用附图标记42标记的电流曲线示出向上切换的情况下的5个奇数切换过程。

图4中仅示出在偶数切换过程的情况下的10条电流曲线41，使得由于在奇数切换过程（参见图1）的情况下的10条电流曲线42已被过滤而未被示出。

图5中按照时间顺序并排地示出图1中的20条电流曲线41、42。其中，电流曲线41、42在此结束的时间点（例如t₃或t₆）对应于所示出的与其相邻的电流曲线所开始的时间点。换言之，图5中所示的电流曲线并非以时间重叠的方式示出。

图6中示出具有分接转换器20的变压器6和根据本发明的用于测试分接转换器20的装置30。

变压器6包括具有多个分接头或抽头12、13的绕组10。分接转换器20包括两个分接选择器14、15。其中，一个分接选择器14连接至右侧的或偶数的分接头12中的一个，并且另一个分接选择器15连接至左侧的或奇数的分接头13。此外，分接转换器20包括分配给分接头选择器15的第一连接端21和第一电阻22，以及分配给分接头选择器14的第二连接端24和第二电阻23。在图6所示的情况下，电流I在连接端11处流入绕组10，并且在与分接选择器15接触的分接头13处流出绕组10。

现在为了改变变压器6的传输比，分接转换器20的开关25从连接端21切换至连接端24。在此，开关25在第一步骤中不仅与第一连接端21接触，还与第一电阻22接触，使得当开关25在第二步骤中与第一连接端21失去接触时，电流I流经第一电阻22。在第三步骤中，开关25不仅与第一电阻22接触，还与第二电阻23接触，使得电流不仅流经第一电阻22，还流经第二电阻23，并且因此不仅流经分接选择器15和相应的分接头13，还流经分接选择器14和相应的分接头12。如果开关25进一步进行切换，那么开关25在第四步骤中与第一电阻22失去接触，使得电流I在第四步骤中仅流经第二电阻23和分接选择器14以及对应的分接头12。如果开关25进一步进行切换，那么开关25在第五步骤中与第二连接端24接触，使得第二电阻23实质上短路。电流I流经第二连接端24以及分接选择器14和相关联的分接头12，使得变压器6的传输比相应改变。如果开关25进一步进行切换，那么开关25在第六步骤、即最后的步骤中与第二电阻23失去连接，由此，使得用于改变变压器6的传输比的分接转换器20的切换过程或者致动最终结束。

一旦分接选择器15以无电流的方式切换（即，用第四步骤），则分接选择器能够连接至另外的左侧的或奇数的分接头13。为了再次改变变压器6的传输比，则以如前所述的相似方式将开关25从第二连接端24切换到第一连接端21。

为了测试分接转换器20，给出了根据本发明的具有电流源31和安培表32的装置30。借助于电流源31来产生流经绕组10和与绕组10串联连接的分接转换器20的电流I。特别地，在分接转换器20的切换期间，利用根据本发明的装置30的相应的测量装置9（参见图8）来确定流经绕组10和分接转换器20的电流I的时间曲线，并且以时间重叠的方式将该时间曲线与在分接转换器20的其他切换过程期间所确定的其他电流曲线一起示出。

图7中示出包括三个相的多相变压器5，其中，每个相分别具有在Y型互连中的一个绕组1-3。在此，每个相或每个绕组1-3都具有分接转换器20（图7中未示出），以便以前述参照图6所描述的相同的方式改变变压器5的传输比。

为了测试分接转换器，根据本发明的装置30产生第一直流电流I₁和第二直流电流I₂，其中，第一直流电流I₁被提供到第一绕组1的远离星点4的端部，并且在一方面，第二直流电流I₂从第三绕阻3的远离星点4的端部离开，并且在另一方面，被提供到第二绕阻2的远离星点4的端部。能够看出的是，第一直流电流I₁还从星点4流向装置30。换言之，提供到每个绕组1-3的测试信号或直流电流I₁、I₂具有相同的值。

在反复地切换分接转换器时确定流经三个绕阻1-3的电流的时间曲线，以便改变多相变压器5的传输比。针对每个分接转换器，以时间重叠的方式示出多条确定的电流曲线，以便测试分接转换器的正确操作。

图8中示意性地示出根据本发明的装置30的另外的实施例。除了对应于测试信号生成部件的电流源31外，装置30还包括控制器7、显示器8和测量部件9，通过该测量部件9能够确定电气测量变量的时间曲线41、42。以时间重叠的方式将所确定的时间曲线41、42在显示器8上示出。

附图标记列表

1-3 绕组

4 星点

5 三相交流变压器

6 变压器

7 控制器

8 显示器

9 测量装置

10 绕组

12、13 分接头或抽头

14、15 分接选择器

20 分接转换器

11、21、24 连接端

22、23 电阻

25 开关

30 装置

31 电流源

32 安培表

41 向下切换时的电流曲线

42 向上切换时的电流曲线

I、I₁、I₂ 直流电流

t 时间

t_x 时间点