用于测试变压器的分接转换器的方法和装置与流程

用于例如能量产生、能量传输、能量分配或者用于工业应用并针对大于1MW的功率而设计的功率变压器通常包括所谓的分接转换器以能够例如在某些负载条件下略微地匹配于各个变压器的变压比。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变压比。

由于变压器的绕组分别构成大的电感，因此，出于不能轻易中断通过绕组的电流的原因，所以难以实现在不同变压比之间的切换。因此，如此设计分接转换器，使得电流能够在任意时刻流经绕组。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，以便由此来改变变压比。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，相较于现有技术对分接转换器的测试进行改进。

根据本发明，该目的通过根据权利要求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，分接转换器设计用于(在有载的情况下)改变变压器的变压比。根据本发明的方法包括以下步骤：

·生成输送到变压器的绕组和分接转换器的测试信号。该测试信号能够是例如流经绕组和与该绕组串联的分接转换器并且通常在几安培到约100安培的强电流之间的电流。该测试信号还能够是如此施加在该绕组和/或分接转换器上的电压，其使得产生流经该绕组和分接转换器的串联电路的电流。

·操作分接转换器，其中变压器的变压比在操作分接转换器时改变。

·在操作分接转换器期间确定变压器的瞬时电阻值，其中所述电阻值取决于测试信号。尤其测量至少一个测量变量、例如流经绕阻和串联连接的分接转换器的电流和/或施加在绕组上的电压从而通过电阻值或者更精确地通过电阻值的时间曲线来检验分接转换器，其中通过操作分接转换器使至少一个测量变量(以及由此的电阻值)根据所产生的测试信号而改变。所述至少一个测量变量要么本身为电阻值，要么包括据此能够确定电阻值的一个或更多个测量变量(例如电流和电压)。至少一个测量变量的以及由此的电阻值的时间曲线能够例如通过如下方式来确定，即在预定的时间区间内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该至少一个测量变量。在此，时间区间尤其在开始操作分接转换器之前或者略微之后开始，并且在分接转换器改变了变压比之后或者在测量变量的最大变化由于对分接转换器的操作或切换过程而减轻了之后结束。

借助在操作分接转换器期间所确定的瞬时(即静态)电阻值或者借助电阻值的时间曲线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，所确定的电阻值和电阻值的时间曲线能够尤其通过历史数据(例如，在证明变压器正确运行的情况下，先前所确定的电阻值或先前所确定的电阻值的时间曲线)来评估，以便判断分接转换器当前是否正确运行。

根据本发明的优选实施例，变压器能够是多相变压器(例如三相交流变压器)。在多相变压器的情况下，对于变压器的每一相都存在设计用于(在有载的情况下)改变变压器的变压比的单独的分接转换器。为了测试分接转换器，针对变压器的每一相同时分别生成一个测试信号。该测试信号针对每一相而输送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。如果测试信号分别为电流的话，那么例如就针对变压器的每一相而同时生成流经分配给各个相的绕组和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各个绕组串联。如果测试信号分别为电压的话，那么例如就针对变压器的每一相在分配给该相的绕组上同时加载电压，以由此生成流经该绕组和所分配的分接转换器的电流。操作分接转换器，其中变压比在每次操作时改变。其中，应当同时操作所有分接转换器。在操作分接转换器期间针对分配给各个分接转换器的每个绕组确定瞬时电阻值或者电阻值的时间曲线，所述电阻值在转换过程期间根据测试信号而改变。在此，如前所述，各个电阻值的确定尤其再次由至少一个测量变量来进行。在此，该测量变量能够为流经绕组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。另一测量变量能够是加在绕组的一个之上的电压。

通过针对各个相所确定的电阻值能够判断多相变压器的各个分接转换器是否正确运行。在此，针对各个相所确定的电阻值能够与正确运行的分接转换器的情况下的对应电阻值相比较。

能够针对每个相如此生成测试信号，使得测试信号具有相同的值，从而使为不同的相所确定的电阻值能够有利地彼此比较。

在包括优选具有Y绕组或者Z绕组的星形连接的三相变压器的情况下，能够同时测试所有的三相。为此，能够将电流作为测试信号来加载，所述电流在两相的情况下流入绕组(即电流加载在远离星形连接点的绕阻的端部)并且在单相的情况下从绕组流出(即电流在远离星形连接点的端部从绕组流出)。如果三相电流的值相同，那么额外还流出第四电流(即，所述电流从远离星形连接点的端部从绕组流出)。

无论是在多相变压器还是在单相变压器的情况下，测试信号都能够为直流信号，即直流电。

如之前至少部分描述的，电阻值能够通过电学测量变量来确定。如果测量变量是流经各个绕组和分配给所述绕组的分接转换器的电流，以及如果其他测量变量是加在各个绕组上的电压，那么电阻值就能够根据电压和电流来计算(尤其是作为电压和电流之商)。电阻值可以是欧姆电阻值或直流电阻值或阻抗值或交流电阻。

根据本发明，所述至少一个测量变量还可以是其他电学变量，比如由各个绕组所接受的或由其所传输的电功率或电能。在此情况下，也可以从所述至少一个测量变量出发确定电阻值。

根据本发明，一方面，可以自动评估所确定的电阻值以测试分接转换器或判断各个分接转换器是否正确运行。然而另一方面，根据本发明还可以输出各个电阻值，以便例如使专业人员能够通过所述输出判断出各个分接转换器是否正确运行。

特别地，如果确定和/或识别各个电阻值包括确定和/或识别各个电阻值的时间曲线，那么输出各个电阻值就有利地包括图示各个电阻值的时间曲线。

为了测试各个分接转换器，可以以自动地时间重叠的方式图示所确定的多条电阻值的时间曲线，所述时间曲线是在多次操作各个分接转换器操作时确定和/或识别的。在此，曲线的图示尤其经由显示器或屏幕来进行。然而，也可以在打印机上打印出曲线的图示或在其他媒体上对其进行图示。曲线的时间重叠的图示在此特别理解为，所图示的曲线中的每个的时间的结束绘制于所图示的曲线的所有时间起点之后。所图示(时间重叠)的电阻值曲线还能够由历史数据(例如先前所确定的电阻值曲线)来评估。

在时间重叠地图示所分别确定的电阻值的曲线的情况下，一方面存在这样的可能性，即尽可能一致地绘制曲线，使得例如图示出正好在彼此之上重叠的两条相同的曲线。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，尤其以时间重叠的方式图示曲线的彼此对应的时间段。在此，各个曲线的分别对应的时间段或者分别对应的时间区间能够在分别地操作分接转换器之前不久或之后不久开始，并且在切换到新的变压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各个切换过程的100ms。

在其间确定各个电阻值的曲线的时间区间的长度能够如此来选择，即使得变压器在切换到新的变压比后达到饱和，进而使得所确定的电阻值还包括绕组的电阻。

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，分接转换器设计用于(在有载或工作的情况下)改变变压器的变压比。该装置包括测试信号生成部件、测量部件和调控部件。所述装置通过测试信号生成部件和调控部件生成输送到变压器的绕组和分接转换器的测试信号。通过测量部件和调控部件，所述装置能够在操作分接转换器期间根据测量信号来确定和/或识别变压器的电阻值的时间曲线。

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，变压器能够为多相变压器，其中对于变压器的每一相都存在单独的分接转换器，所述分接转换器设计用于(在有载的情况下)改变变压器的变压比。因此，根据本发明的实施例，所述装置设计用于测试多相变压器或者多项变压器的分接转换器。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一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)输送到分配给各个相的变压器的绕组或者分配给该绕组的分接转换器。该装置能够借助测量部件和调控部件，根据测试信号确定在操作分接转换器期间每个绕组的电阻值。

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。

该装置尤其包括显示器，并且所述装置如此设计，使得该装置借助调控部件将电阻值或者电阻值的时间曲线显示在该显示器上。

通过电阻值的输出，特别是通过对各个分接转换器的电阻值的时间重叠的曲线的图示，使得对所确定的电阻值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中示出操作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操作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，但是应当非常注意，根据本发明，还能够将电压用作或确定为测试信号，和/或将电压、电阻、阻抗、功率、能量等用作或确定为测量变量，以根据测量变量确定变压器的电阻值。

图1中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操作的情况下确定的。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。针对曲线的每条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稍晚于开始操作分接转换器，并且第二时间点t₁在时间上处于分接转换器的切换过程结束之后。

如果除电流外，还确定了在一段时间上的加载在绕组上的电压，那么通过电压和电流之商就能够确定电阻值的时间曲线。在此情况下，电阻值的时间曲线能够如此来时间重叠地图示，即如图1(以及图2至图4)中所图示的电流的时间曲线。

在当前情况下，绕组包括11个分接头或抽头，如图6中所更精确地阐释的，分接转换器能够在所述分接头或抽头之间切换。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十条电流曲线中的一条，由此绕组的有效线圈匝数减少。用附图标记42标记的曲线以类似的方式分别示出当分接转换器向下切换时所确定的十条电流曲线中的一条，由此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和右侧的或偶数的分接头12。图2中通过借助过滤除去在奇数的转换过程的情况下的电流曲线示出仅在偶数的转换过程的情况下的电流曲线41、42。其中，偶数的转换过程于是在切换至偶数的或右侧的分接头12时出现。在此，不仅在向下转换的情况下，而且在向上转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转换的情况下的5个偶数的转换过程，而图2中用附图标记42标记的电流曲线示出向上转换的情况下的5个偶数的转换过程。

相反，图3中通过借助过滤除去在偶数的转换过程的情况下的电流曲线示出仅在奇数的转换过程的情况下的电流曲线41、42。奇数的转换过程于是在切换至奇数的或左侧的分接头13时出现(参见图6)。与偶数的转换过程中类似，在奇数的转换过程中，不仅在向下转换的情况下，而且在向上转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转换的情况下的5个奇数的转换过程，而图3中用附图标记42标记的电流曲线示出向上转换的情况下的5个奇数的转换过程。

图4中仅示出在偶数的转换过程的情况下的十条电流曲线41，使得由于已经过滤掉在奇数的转换过程(参见图1)的情况下的十条电流曲线42，所以未示出所述电流曲线42。

图5中按照时间顺序并排示出图1中的20条电流曲线41、42。其中，电流曲线41、42结束于其的时间点(例如t₃或t₆)就是相邻所示的时间曲线开始的时间点。换言之，图5中所示的电流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，并且另外的分接选择器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的第一端子21和第一电阻22，以及分配给分接头选择器14的第二端子24和第二电阻23。在图6所示的情况下，电流I在端子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。

为了现在改变变压器6的变压比，分接转换器20的切换开关25从端子21转换至端子24。在此，切换开关25在第一步骤中不仅与第一端子21接触，还与第一电阻22接触，使得当切换开关25在第二步骤中与第一端子21失去接触时，电流I流经第一电阻22。在第三步骤中，切换开关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。如果进一步转换切换开关25，那么切换开关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。如果进一步转换切换开关25，那么切换开关25在第五步骤中与第二端子24接触，使得第二电阻23几乎短路。电流I流经第二端子24以及分接选择器14和相关的分接头12，使得变压器6的变压比相应改变。如果进一步转换切换开关25，那么切换开关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的变压比的分接转换器20的切换过程或者操作最终结束。

一旦分接选择器15以无电流的方式(即用第四步骤)切换，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的变压比，则以如前所述的相似方式将切换开关25从第二端子24转换到第一端子21。

为了测试或者为了检验分接转换器20，存在根据本发明的具有电流源31和安培表32的装置30。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借助电流源31来产生。流经绕组10和分接转换器20的电流I的时间曲线尤其是在切换分接转换器20期间通过根据本发明的装置30的相应的测量部件9(参见图8)来确定的。

如果测量部件9(参见图8)还设计用于确定加载在绕组10上的电压的时间曲线，那么能够借助装置30的调控部件7(参见图8)通过针对每个时间点将在该时间点处所确定的电压除以在该时间点处所确定的电流来确定绕组10的电阻值的时间曲线。根据本发明的装置30于是能够以时间重叠的方式图示在分接转换器20的切换过程期间所确定和识别的电阻值的时间曲线。

图7中示出包括三相的多相变压器5，所述相分别具有Y型连接的一个绕组1-3。在此，每相或每个绕组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的变压比。

为了测试分接转换器，根据本发明的装置30产生馈送到远离星形连接点4的、第一绕组1的端部的第一直流电流I₁和一方面从远离星形连接点4的、第三绕阻3的端部离开并且另一方面馈送到远离星形连接点4的、第二绕阻2的端部的第二直流电流I₂。能够看出，第一直流电流I₁还从星形连接点4向装置30流出。换言之，馈送到每个绕组1-3的测试信号或直流电流I₁、I₂具有相同的值。

在反复转换分接转换器期间确定流经三个绕阻1-3的电阻值的时间曲线以改变多相变压器5的变压比。针对每个分接转换器以时间重叠的方式示出所确定或者识别的多条电阻值曲线以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。除作为测试信号生成部件的电流源31外，装置30还包括调控部件7、显示器8和测量部件9，通过该测量部件能够确定或者识别电阻值的时间曲线。所确定或者识别的电阻值的时间曲线以时间重叠的方式示出于显示器8上。

附图标记列表

1-3 绕组

4 星形连接点

5 三相交流变压器

6 变压器

7 调控部件

8 显示器

9 测量部件

10 绕组

14、15 分接选择器

12、13 分接头

20 分接转换器

11、21、24 端子

22、23 电阻

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