用于测量/控制装置的选择性并联运行方法与流程

本发明涉及一种用于测量/控制装置的选择性并联运行方法。该方法用于变压器的并联运行调节。为此，在一个并联电路中设有多个变压器。所述变压器中的每个变压器配设有测量/控制装置和分接开关。分接开关的所有测量/控制装置经由通信连接彼此连接。
背景技术：
：对于各分接变压器的并联控制基本上普遍认同两种方法。第一种方法、所谓的同步控制仅能在相同的电压、功率、短路电压、分接电压和分接数的变压器中实施。在该方法中分别并联的组的所有变压器必须处于相同的运行状态。该方法也已知为“主-从-方法”此外是用于并联控制在三相交流电组中的单相变压器的唯一方法。在欧洲专利申请ep2389723a2中公开的第二种方法根据所谓的回路无功电流法运行。这种类型的并联运行控制主要使用在具有不同分接数和不同分接电压的变压器的并联运行中。所述用于并联控制的方法使得除了电压调节器之外不再需要附加装置，从而可以省去在并联运行的变压器的测量转换器之间导电的横向连接。此外确保，从并联运行中移出的变压器不影响剩余变压器的并联运行并且使得在测量/控制装置的配置方面不需要变化。现在数学上导出所有由电流或电压转换器检测到的测量值。由此能够利用非常简单的转换器电路提供所有为了控制并联运行的变压器必要的电气参数。在测量转换器与相应测量/控制装置之间的电缆布置因此降低到最小，从而即使在变压器的并联控制中对于每个变压器也分别仅需要一个电流转换器和一个电压转换器。各个变压器的测量/控制装置都经由can总线彼此连接。测量值因此在各个测量/控制装置之间相互交换。对于发生can总线中断的情况，并联电路转移到紧急运行中或者在最糟糕情况下电网中的并联电路处于紧急运行中。国际专利申请wo93/17480a1公开了一种用于在变压器的并联运行中电压调节的装置。每个变压器具有一个分接开关。该分接开关与微处理器控制的数字调节器(测量/控制装置)连接，所述数字调节器调节分接电压。此外，每个数字调节器具有接口，各数字调节器通过所述接口连接成环并且各数字调节器经由所述环相互交换测量和调节值。利用这些值，数字调节器将在变压器之间流动的补偿电流调节到最小。各个变压器的分接开关自动引入运行状态中，其中在变压器之间的回路无功电流达到最小。欧洲专利申请ep0482361a2公开了一种用于分接变压器的并联运行调节的方法，所述分接变压器以任意连接组合作用于双母线系统。在此，给每个分接变压器配设单独的调节器，该调节器作用于所属的马达驱动器，所述马达驱动器又操作所属的分接开关。在该方法中，在并联控制装置中首先检测当前变压器配置。紧接着给该装置传送所有分接变压器的电压和电流的当前幅值和相位值，由此对于每个分接变压器确定部分负载电流和回路无功电流并且由此形成用于相应测量/控制装置的干扰量。德国专利文献de4004671c1公开了一种用于在多个任意地并联连接在不同母线上的可以具有不同分接数和电压分接的分接变压器中自动地计算机辅助地识别设备配置的方法以及其调节。在此，配设给每个分接变压器的调节器分别周期性地检测电流和电压的有功和无功部分。在主调节器中进行相应变压器与对应的母线之间的分配。紧接着依次对于所有母线确定在其上连接的变压器的回路无功电流。最后，将经修正的电压值作为新的理论值反馈给调节器。德国专利申请de10039918a1公开了一种自适应的功率因子调节(pf调节)，以用于使得由并联连接的三相交流电变压器在电网中产生的回路电流最小化。变压器的电动势(emk)根据确定的值变化，通过在每个变压器的馈入点上的cosφ(cosφist)与电网的理论cosφ(cosφsoll)的比较求得该值，并且其中在调节回路电流最小化时一次性正确输入的cosφsoll自动匹配于电网情况在随后时间上的变化。技术实现要素：本发明的任务在于，提出一种用于在测量/控制装置与配设给变压器的分接开关之间通信故障时变压器的并联运行调节的方法，从而在继续运行并联连接的变压器时防止产生过高的导致损耗功率的回路无功电流的危险。该任务通过包括权利要求1的特征的方法解决。按照本发明的方法的特征在于，相应测量/控制装置的至少一个测量值经由通信连接传输给n-1个测量/控制装置。根据测量/控制装置的测量值对于每个测量/控制装置实施由回路无功电流引起的调节偏差的计算。配设给每个变压器的分接开关基于计算出的调节偏差这样操作，使得实施对于相应变压器的回路无功电流的最小化。对于通信连接中断的情况，表现为至少一个所述测量/控制装置的信号的缺失并且其由所有其余测量/控制装置确定。至少一个涉及通信连接中断的变压器的对于最小化回路无功电流所需要的调节偏差确定。这根据在一个时刻之前经由通信连接接收到的测量值实现，该测量值已由至少另一变压器的配设的测量/控制装置传输。在此，所述至少一个测量/控制装置不涉及中断。在涉及中断的测量/控制装置中自身当前测量到的测量值一同考虑到调节偏差的确定中。按照本发明的方法的优点在于，用于并联电路的各个变压器的调节过程继续进行，并且配设给各个变压器的分接开关供以相应的控制信号，以便使得用于各个变压器的回路无功电流最小化或者如果可能达到0。在一种实施方式中，在并联电路的每个测量/控制装置上测量到的相应变压器的测量值是随时间变化的有功电流和随时间变化的无功电流。由于通信连接的中断而孤立的测量/控制装置的测量值在中断的持续时间上以自身当前测量到的测量值和以在中断时刻视为不变的、在中断之前最后传输的其余测量/控制装置的测量值实施用于最小化回路无功电流的所需要的调节偏差的计算。因此并联电路的所有变压器保持获得并联电路的并联运行调节的动态性。“孤立的变压器”的涉及中断的测量/控制装置因此采用最后由相应变压器的相应测量/控制装置测量到的(亦即传输给“孤立的变压器”的)值。所述方法的实施方式的一种可能性在于，对于一个测量/控制装置与其他测量/控制装置的通信完全中断的情况，该测量/控制装置以其他测量/控制装置的最后的测量值继续实施按照本发明的回路无功电流最小化的方法。只要一个测量/控制装置还与至少另一测量/控制装置具有通信，那么所述测量/控制装置仅以还通信的测量/控制装置实施回路无功电流最小化的方法。其他可能涉及通信故障的测量/控制装置不被还通信的测量/控制装置考虑。按照所述方法的一种实施方式，在继续经由通信连接彼此连接的测量/控制装置中，用于最小化回路无功电流的调节偏差的计算可以以自身当前测量到的测量值和其余还经由通信连接进行连接的测量/控制装置的当前测量到的测量值来实现。按照所述方法的另一可能实施方式，在继续经由通信连接彼此连接的测量/控制装置中用于最小化回路无功电流的调节偏差的计算可以以自身当前测量到的测量值和其余还经由通信连接进行连接的测量/控制装置的当前测量到的测量值实现。此外，所述继续经由通信连接彼此连接的测量/控制装置使用由于通信连接在一个时刻或在一序列时刻的中断而视为孤立的测量/控制装置的视为不变的测量值。这具有如下优点，较大数量的测量值被用于计算用于回路无功电流最小化的调节偏差。因此测量/控制装置使用当前测量到的测量值和自从并联调节的一个时刻起被视为不变的测量值。被视为不变的测量值源自至少一个与变压器的并联电路的其他测量/控制装置没有通信连接的测量/控制装置。在中断时刻之前发送给所述其他测量/控制装置的测量值被用于进一步的调节过程。如果其他测量/控制装置失去与还经由通信连接进行连接的测量/控制装置的通信连接，那么将在中断时刻之前由视为孤立的测量/控制装置发送的测量值用于调节过程。在另一实施方式中，在所述并联电路中设有的变压器的数量大于或等于2并且小于或等于16。按照所述方法的一种实施方式，经由通信连接传输的测量/控制装置的信号包括相应测量/控制装置的准备信号和相应测量/控制装置的测量值。在此，准备信号的缺失和/或相应测量/控制装置的测量值的缺失表明中断。这表示，涉及中断的至少一个测量/控制装置是孤立的并且由该测量/控制装置在中断时刻之前发送的测量值对于调节过程假定为恒定不变。由测量/控制装置发送的准备信号可以以比测量/控制装置的测量值的发送频率更高或相同的频率发送。本发明的优点在于，不禁用在并联电路的变压器[n]上的测量/控制装置。仅将分电流(无功电流部分以及有功电流部分)的总和上的[n-1]部分视为不变的。然而这仅适用于直接配设给变压器[n]的测量/控制装置。该测量/控制装置不具有通信并且仅无功电流ibi和有功电流iwi的自身可测量到的部分(其中i＝1,...n)一同考虑到负载的相位角计算中。因此适用：iw1+iw2+iw3+...+iwn-1+iwn＝∑iw，其中iw1+iw2+iw3+...+iwn-1＝常数；以及ib1+ib2+ib3+...+ibn-1+ibn＝∑ib，其中ib1+ib2+ib3+...+ibn-1＝常数。因此显著降低产生回路无功电流的危险，也因为所有其他测量/控制装置可以根据相同计算规则运行并且保持调节电路的至少一个部分动态。电压带的附加的监控是在通信故障的情况下确保并联运行的变压器的运行状态安全的另一措施。测量/控制装置优选构成为分接开关的电压调节器。附图说明在以下参照附图更详细地描述本发明及其优点。其中：图1示出在并联电路的变压器上测量到的电压和调节电压的时间曲线；图2示出由现有技术已知的三个变压器的并联电路的示意图；图3示出由现有技术已知的用于并联控制多个具有分接开关的变压器的方法的示意流程图；图4在电气矢量图中示出用于确定由总有功电流和总无功电流形成的向量角度的示意图；图5示出各负载情况的示意图和在两个变压器的并联运行时分别引起的调节偏差；以及图6示出图3的三个变压器的并联电路的示意图，在其中应用按照本发明的方法并且仅第二变压器的分接开关的测量/控制装置涉及中断。具体实施方式在附图中，对于本发明的相同或作用相同的元素应用相同的附图标记。此外，出于清晰的目的在各个附图中仅示出对于相应附图的描述所需要的附图标记。图1示出在变压器并联电路的变压器上测量到的电压um的时间曲线，所述测量到的电压在时间上看处在由上电压水平5与下电压水平6限定的区间3中。在上电压水平5与下电压水平6之间存在电压理论值1，要调节的电压uregel可以围绕该理论值波动，而分接开关不用将变压器的次级侧切换更高一级或多级或者将变压器的次级侧切换更低一级或多级。分接开关仅当要调节的电压uregel对于预定的时间段7超过上电压水平5或低于下电压水平6时才进行切换。通过操作分接开关——如在图1中所示的那样——所述要调节的电压uregel又回到区间3中。如在图1中同样所示的那样，调节电压uregel由测量到的电压um、基于回路无功电流的电压部分δukbs和电压补偿部分δukomp组成。对于调节电压uregel适用：uregel＝um+δukbs+δukomp等式(1)。图2示出三个变压器t1、t2和t3的并联电路10的示意图。虽然以下对于按照本发明的方法的描述涉及三个变压器，但是这不应理解为一种限制。对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明也适用于任意数量的基本上相同类型的变压器t1,t2,...tn。按照一种优选实施方式，至少2个并且最多16个变压器并联连接。给每个变压器t1、t2和t3的每个输出端9配设测量/控制装置12。测量/控制装置12在每个变压器t1、t2和t3的输出端9上实施电流测量11和电压测量13。此外，各个变压器t1、t2和t3的测量/控制装置12经由共同的通信连接14彼此连接。通信连接14例如可以是can总线。利用相应的测量/控制装置12对电流和电压进行的测量不根据实际存在的例如230kv的电压以及流过的大约100a的电流实现。因此为了测量电压使用“电压转换器”(未示出)，所述电压转换器例如将230kv的电压降低到例如100v。为了测量电流使用“电流转换器”(未示出)，所述电流转换器例如将100a的电流降低到例如1a。电压转换器次级额定电压uvt_sec和电流转换器次级额定电流ict_sec代入到进一步计算中。首先应整体上阐明在图3中示出的方法。利用根据在图2中示出的三个变压器t1、t2和t3的并联电路实施并联控制，以便将无功电流保持得尽可能小、接近零。当所有变压器的电流的角度等于总电流的角度时，无功电流于是为零。该方法由多个单个方法步骤组成。首先，在第一方法步骤100中，由每个测量/控制装置12确定有功电流i1w、i2w和i3w以及无功电流i1b、i2b和i3b的自身测量值并且传送给其他变压器t1、t2和t3的其他测量/控制装置12。在第二方法步骤200中，周期性地采集和分析处理所有并联连接的变压器t1、t2和t3的测量值。对于该方法步骤如下事实是重要的，即给每个并联连接的变压器t1、t2和t3配设自身测量/控制装置12，并且所有测量/控制装置12经由共同的通信连接14、例如can总线彼此连接以用于信息交换。所谓的can总线(controllerareanetwork)除了在最简单的安装情况下高的传输速度之外提供最高程度的传输安全性。所有测量/控制装置12因此可以与并联连接的变压器t1、t2和t3的其他测量/控制装置12交换信息。紧接着，在第三方法步骤300中，从采集到的各测量值中将由所有变压器的总有功电流和总无功电流组成的向量20记录在电气矢量图中(参见图4)。所述向量20与电气矢量图的x轴具有角度每个测量/控制装置12确定所有并联连接的变压器t1、t2和t3的所有有功电流的总和∑iw以及无功电流的总和∑ib。i1w+i2w+i3w+...+inw＝σiw等式(2)以及i1b+i2b+i3b+...+inb＝σib等式(3)紧接着在第四步骤400中，通过每个测量/控制装置12从自身有功电流i1w和所有有功电流的总和∑iw与所有无功电流的总和∑ib的比值中确定自身理论无功电流i1bsoll。假定如下，在这些并联连接的变压器t1、t2、…、t3中的一个变压器中的分接开关切换时，例如仅流过相应变压器t1的无功电流i1b变化(连接的负载保持不变)并且测量/控制装置12知道相应变压器t1的有功电流i1w，现在可以计算无功电流i1bsoll的大小，该无功电流是必要的，以便与测量到的有功电流i1w一起与由总有功电流和总无功电流组成的向量20平行。在第五方法步骤500中实现由计算出的理论无功电流i1b_soll和自身无功电流i1b对每个测量/控制装置12的自身回路无功电流i1b_kbs的计算。在此应再次提及的是，计算在这里并且甚至在下面虽然专门仅对于i＝1进行描述、亦即对于变压器t1进行描述，但是计算对于并联电路的所有变压器t1,t2,…，tn，i＝1,…,n类似地实施。作为上述方法步骤500的结果，测量/控制装置12知道负载所要求的理论无功电流i1b_soll以及所配设的变压器t1为其提供的无功电流i1b的值。现在，由相应变压器的理论无功电流i1b_soll与无功电流i1b的差可以在考虑这两个电流的符号的情况下计算出回路无功电流：i1b_kbs＝i1b-i1b_soll等式(6.1)i2b_kbs＝i2b-i2b_soll等式(6.2)i3b_kbs＝i3b-i3b_soll等式(6.3)上述等式阐明了对于三个并联连接的变压器t1、t2和t3的相应回路无功电流i1b_kbs、i3b_kbs或i2b_kbs的计算(参见图2)。变压器t1的理论无功电流i1b_soll与无功电流i1b的差是回路无功电流i1b_kbs并且应通过操作分别配设在变压器t1,t2,…，tn、在此具体为t1上的分接开关使所述回路无功电流最小化。i1b_kbs是用于变压器t1的调节偏差。在第六步骤600中由i1b_kbs通过换算推导出电压差δukbs。如果调节偏差不等于零并且调节偏差的大小超过预定的阈值，那么测量/控制装置12使得分接开关移动到相应变压器的一个位置或抽头上，在所述位置或抽头上流经变压器t1的无功电流i1b最小、最好为零。通过分接开关的操作，主要影响流经相应变压器t1,t2,…，tn的电流的感性分量。这表示，相应变压器t1,t2,…，tn的纵向阻抗的提高和下降反作用于回路无功电流i1b_kbs。在操作分接开关时，将调节绕组的线圈接通到主绕组或从主绕组中断开。因为所述调节偏差由用于相应变压器t1、t2、t3的并联连接的测量/控制装置12中的每个测量/控制装置带有符号地计算，所以所有测量/控制装置12使得配设给其变压器t1、t2或t3的分接开关移动到如下分接开关位置，在所述分接开关位置中相应回路无功电流i1b_kbs、i2b_kbs或i3b_kbs最小、最好为零。在此，完全可以将一个分接开关移动到较高的分接开关位置上，而将其他分接开关移动到较低的位置上。为了表示通过采集到的由总有功电流和总无功电流组成的测量值形成的向量20关于x轴的角度参照在图4中公开的电气矢量图。为此，所述三个变压器t1、t2和t3的有功电流的测量值假定为以下相应有功电流iw和相应无功电流ib的值(参见表格1)。变压器t1变压器t2变压器t3iw[有功电流]1a2a3aib[无功电流]3a2a1a[表格1]因此得出——如由图4可见的那样——对于所有有功电流的总和∑iw和所有无功电流的总和∑ib分别为6a的值。变压器t1、t2或t3的并联调节的目的是，这样改变相应有功电流的部分i1w、i2w或i3w或相应无功电流的部分i1b、i2b或i3b，使得这些有功电流的部分或这些无功电流的部分关于有功电流轴w的角度在电气矢量图25中取相同值。在图4中示出的视图中，以及因为利用变压器t1、t2或t3的分接开关根据测量到的值将变压器上的抽头接通，所以人们实现回路无功电流的匹配或最小化。对于变压器t1,t2,…，tn的每个测量/控制装置12可以计算出一个电流的调节偏差δin_kbs。该调节偏差因此从观察各个电流i1、i2和i3、特别各个电流在矢量图中的向量中得出。作为结果，在调节过程结束之后总是最小的回路无功电流流经所有并联连接的变压器。图5示出各负载情况的示意图和在两个变压器t1和t2并联运行时分别引起的调节偏差。在两个变压器t1和t2的并联电路的负载15上的相位角(相当于图4中的)通过所述负载的特性而预先确定并且不会被测量/控制装置12和所属的变压器t1或t2影响。配设给每个变压器t1和t2的分接开关作为纵向调节器基本上仅影响流经变压器t1或t2的总电流的感性分量(无功电流)。这取决于如下关系，即感性分量(无功电流)比有功分量(有功电流)大得多。对于配设的并且并联运行的变压器t1或t2的相应测量/控制装置12的调节偏差δi1b_kbs或δi2b_kbs通过对每个单个的变压器t1或t2的无功电流的观察计算出来：δi1b_kbs＝i1b-i1b_soll在此，i1b_soll由和第一变压器t1的感性部分(无功电流部分)计算出来，类似地适用于：δi2b_kbs＝i2b-i2b_soll在此，i2b_soll由和第二变压器t2的感性部分(无功电流部分)计算出来。如果在第一变压器t1上或在第二变压器t2上测量到的相位角或等于第一变压器t1或第二变压器t2的并联电路的负载的相位角(相当于图4中的)，那么调节偏差最小(理想情况下等于零)。这通过借助分接开关改变相应变压器t1或t2的纵向阻抗实现，所述分接开关配设给变压器t1和t2中的每个变压器。通过操作分接开关将调节绕组的绕组接通到主绕组或从主绕组中断开。图6示出图3中的三个变压器的并联电路10的示意图，其中即使通信连接14的中断16也继续按照本发明的方法。相应变压器t1、t2和t3的测量/控制装置12中的每个测量/控制装置经由通信连接14以有规律的时间间隔获得关于其余变压器t1、t2或t3的测量值iw(有功电流)和ib(无功电流)的信息。在持续运行中——于是如上所述那样——根据测量值这样控制变压器t1、t2和t3的并联电路10，使得各个变压器t1、t2和t3的回路无功电流最小、最好等于零。每个所述测量/控制装置12经由通信连接14获得其他的经由通信连接14还能到达的测量/控制装置12的信息。为此，所有测量/控制装置12以确定的时间间隔发送信号(准备信号)。如果从一个或多个测量/控制装置12中不再发出信号，那么这表示，所述一个或多个测量/控制装置12不再可到达并且存在通信连接14的中断16。在图6中示出的示图中，例如在第二变压器t2的测量/控制装置12上存在通信连接14的中断16。这表示，从第一变压器t1的测量/控制装置12和从第三变压器t3的测量/控制装置12不可以发送信息给第二变压器t2的测量/控制装置12。相对地，第一变压器t1和第三变压器t3的测量/控制装置12没有接收到来自第二变压器t2的测量/控制装置12的信息。这表示，第一变压器t1和第三变压器t3的两个测量/控制装置12继续实施最小回路无功电流的调节，而在此没有考虑第二变压器t2的测量/控制装置12的值，因为该测量/控制装置由于中断16不再提供测量值。第二变压器t2的测量/控制装置12在使用第一变压器t1和第三变压器t3的测量/控制装置12最后传送的值的情况下实施用于调节最小的回路无功电流的方法。本发明的优点在于，由于中断16而故障的测量/控制装置12的测量值被其他测量/控制装置12假定为不变。由此，在并联运行中还考虑在其中出现测量/控制装置12的中断16的变压器。所述不再与其他测量/控制装置12具有通信的测量/控制装置12假定其他测量/控制装置12最后的值不变并且继续实施回路无功电流最小化的方法。与至少另一测量/控制装置12还具有通信的测量/控制装置12继续实施回路无功电流最小化的方法，虽然仅利用参与通信的测量/控制装置12。换言之，这表示在所述具体描述的情况下，即第二(孤立的)变压器t2利用借助于通信连接14最后所传输的测量值通过所属的测量/控制装置12进行控制。利用以上提出并改善的解决方案(参加图6)不应禁用在第二变压器t2上的测量/控制装置12。在此示出的情况下，第一变压器t1的测量/控制装置12和第三变压器t3的测量/控制装置12的分电流(无功电流以及有功电流部分)在总和上的比重应视为不变。因此显著降低产生回路无功电流的危险，而且因为所有其他测量/控制装置12可以根据相同计算规则运行并且虽然中断仍保持调节回路的部分动态性。如由上述等式可见，对于通信连接14中断的情况，由测量/控制装置12在中断之前确定的有功电流iw和无功电流ib的值一同代入到δukbs的计算中。这些值直至再建立通信连接14而保持恒定不变，从而在中断的持续时间上也可以计算所有有功电流的总和∑iw以及所有无功电流的总和∑ib。本发明参照一种实施方式描述。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以实施改变和变型，而在此不会脱离以下权利要求的保护范围。当前第1页12