AT524529A1 - Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (20) zum automatischen Be- 5 stimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators (70). Die Messvorrichtung umfasst mindestens eine Gleichstromquelle (21A, 21B). Jede der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) ist in der Lage, einen jeweiligen Messstrom bereitzustellen. Die Messvorrichtung umfasst weiterhin eine Koppelanordnung (22), welche mit der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) gekoppelt ist und 10 mit Anschlüssen (81 bis 84) mindestens einer Oberspannungswicklung (71-73) des Transformators (70) und Anschlüssen (91 bis 94) mindestens einer Unterspannungswicklung (75-77) des Transformators (70) koppelbar ist. Die Koppelanordnung (22) ist ausgestaltet, gleichzeitig einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73) und einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) durch die mindestens eine Unterspannungswicklung (75-77) zu leiten.

Description

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Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators sowie ein entsprechendes Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Messvorrichtung bzw. ein Verfahren, welche eine schnelle Bestimmung

des Widerstands der Transformatorwicklung ermöglichen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der Widerstand einer Wicklung eines Transformators ist eine häufig überprüfte Größe, um einen ordnungsgemäßen Zustand des Transformators zu bestimmen. Insbesondere bei Leistungstransformatoren ist die Überprüfung des Wicklungswiderstandes sehr zeitintensiv. Bei Transformatoren mit hoher Übersetzung kann die Bestimmung des Wicklungswiderstandes auf der niederspannungsseitigen Wicklung, welche auch als Unterspannungswicklung bezeichnet wird, viel Zeit in Anspruch nehmen. Der Grund dafür ist, dass für die genaue Messung des Wicklungswiderstandes eine Sättigung des Transformatorkerns erforderlich ist. Um die Sättigung des Transformatorkerns zu erreichen sind hohe Messströme erforderlich, welche leistungsstarke Messgeräte und schwere Kabel voraussetzen. Alternativ kann mit geringeren Strömen eine

Sättigung des Transformatorkerns in einem längeren Messintervall erreicht werden.

Im Detail wird üblicherweise zur Messung einer Wicklung eines Transformators ein Prüfgleichstrom an die zu messende Wicklung angelegt. Es dauert dann einige Zeit, bis die Induktivität gesättigt ist und der Widerstandswert sich nicht mehr ändert und verlässlich abgelesen werden kann. Insbesondere die Unterspannungswicklung hat üblicherweise eine niedrige Windungszahl, sodass der Prüfstrom kombiniert mit der

niedrigen Windungszahl der Unterspannungswicklung wenig magnetischen Fluss im

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Transformatorkern erzeugt, welcher jedoch für die Sättigung notwendig ist. Daher dauert es sehr lange, bis der Kern gesättigt wird und eine stabile Widerstandsmessung möglich ist. Durch eine Erhöhung des Prüfstroms kann die Messung beschleunigt werden. Dazu wird jedoch ein Prüfgerät mit Hochstromausgang und schweren und unhandlichen Anschlusskabeln benötigt, welche in der Lage sind, den hohen Prüfstrom dauerhaft zu leiten. Dem maximalen Prüfstrom sind durch die Länge und Verlustleistung der Kabel praktische Grenzen gesetzt, welche im Bereich von beispielsweise 70 bis 100 A liegen können. Zur Messung der Oberspannungswicklung sind diese schweren und unhandlichen Anschlusskabel beispielsweise durch eine manuelle Umverkabelung mit der Oberspannungswicklung zu koppeln. Alternativ kann eine entsprechende Messvorrichtung eine interne oder externe automatisierte Schaltmatrix, eine sogenannte Switchbox, umfassen, welche das manuelle Umverkabeln ersetzt und automatisch den Prüfgleichstrom wahlweise mit entweder der Oberspannungswicklung

oder der Unterspannungswicklung koppelt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und schnelle Bestim-

mung des Widerstandes der Transformatorwicklungen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators nach Anspruch

15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators bereitgestellt. Die Messvorrichtung umfasst mindestens eine Gleichstromquelle und eine Koppelanordnung. Die Messvorrichtung kann beispielsweise nur eine Gleichstromquelle oder mehrere Gleichstromquellen umfassen, zum Beispiel kann die Messvorrichtung zwei Gleichstromquellen umfassen. Der Begriff "Gleichstromquelle"',

wie er hierin verwendet wird, betrifft eine elektrische Energiequelle, welche einen

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Gleichstrom liefert. Die Gleichstromquelle kann beispielsweise ausgestaltet sein, einen Gleichstrom mit einstellbarer Stromstärke oder einstellbarer Spannung zu liefern. Jede Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle ist somit ausgestaltet, einen jeweiligen Messstrom bereitzustellen. Der jeweilige Messstrom kann beispielsweise einen Gleichstrom definierter Größe umfassen, beispielsweise einen Gleichstrom im Bereich von 30 A bis 100 A, beispielsweise 70 A oder 100 A. Größere oder kleinere Ströme sind in Abhängigkeit von der Art des Transformators möglich. Die Koppelanordnung ist mit der mindestens einen Gleichstromquelle gekoppelt und ist mit Anschlüssen mindestens einer Oberspannungswicklung des Transformators und Anschlüssen mindestens einer Unterspannungswicklung des Transformators koppelbar. Die Koppelanordnung ist ausgestaltet, gleichzeitig einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle durch die mindestens eine Oberspannungswicklung und einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle durch die mindestens eine Unterspannungswicklung zu

leiten.

Somit wird beispielsweise bei einer Widerstandsbestimmung an der Unterspannungswicklung nicht nur durch die Unterspannungswicklung ein Messstrom geleitet, sondern gleichzeitig auch ein Messstrom durch die Oberspannungswicklung geleitet. Die Oberspannungswicklung umfasst eine um das Übersetzungsverhältnis des Transformators höhere Anzahl von Windungen als die Unterspannungswicklung. Dadurch erzeugt die Oberspannungswicklung einen deutlich höheren Fluss im Transformatorkern und kann somit die Sättigung des Transformatorkerns beschleunigen. Die Bestimmung des Widerstandes an der Unterspannungswicklung kann dadurch schneller durchgeführt wer-

den.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Koppelanordnung eine steuerbare Koppelanordnung, d. h., eine Verschaltung der Anschlüsse für die mindestens eine Oberspannungswicklung und die mindestens eine Unterspannungswicklung sowie der mindestens einen Stromquelle ist über eine entsprechende Ansteuerung veränderbar. Die Ansteuerung kann beispielsweise über eine Ansteuerinformation für die steuerbare

Koppelanordnung bereitgestellt werden. Die Ansteuerinformation kann beispielsweise

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über entsprechende Steuersignale, beispielsweise analoge oder digitale Steuersig-

nale, zugeführt werden.

Die steuerbare Koppelanordnung kann beispielsweise ausgestaltet sein, aufgrund der Ansteuerinformation automatisch einen Messstrom von einer der mindestens einen Stromquelle in eine Serienschaltung bestehend aus der mindestens einen Oberspannungswicklung und der mindestens einen Unterspannungswicklung zu leiten. Die steuerbare Koppelanordnung kann dazu beispielsweise elektronische oder elektromecha-

nische Schalter umfassen.

Die Messvorrichtung ermöglicht somit, die Oberspannungswicklung und die Unterspannungswicklung in Reihe zu schalten und den Messstrom durch diese Reihenschaltung zu leiten. Es ist klar, dass in diesem Fall lediglich eine Gleichstromquelle erforderlich ist, welche einen Messstrom liefert, welcher durch die Serienschaltung geleitet wird und somit gleichzeitig die mindestens eine Oberspannungswicklung und die

mindestens eine Unterspannungswicklung anregt.

Indem die steuerbare Koppelanordnung mit sowohl der Oberspannungswicklung als auch der Unterspannungswicklung koppelbar ist und aufgrund der Ansteuerinformation automatisch den Messstrom durch diese Wicklungen leiten kann, ist keine manuelle Umverkabelung für unterschiedliche Messungen, beispielsweise für eine nachfolgende Messung von nur der Oberspannungswicklung oder für eine nachfolgende Messung von nur der Unterspannungswicklung bei bereits weitgehend vormagnetisiertem

Transformatorkern, erforderlich.

Gemäß einer Ausführungsform, bei welcher die Oberspannungswicklung und die Unterspannungswicklung in Reihe geschaltet werden sollen und daher nur eine Gleichstromquelle erforderlich ist, umfasst die steuerbare Koppelanordnung eine erste steuerbare Schaltanordnung, welche mit der Gleichstromquelle gekoppelt ist und mit den Anschlüssen der mindestens einen Oberspannungswicklung koppelbar ist. Die steuerbare Koppelanordnung umfasst weiterhin eine zweite steuerbare Schaltanordnung, welche mit der Gleichstromquelle gekoppelt ist und mit den Anschlüssen der mindes-

tens einen Unterspannungswicklung koppelbar ist. Die steuerbare Koppelanordnung

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umfasst außerdem eine steuerbare Schaltvorrichtung, welche mit der ersten Schaltanordnung und der zweiten Schaltanordnung gekoppelt ist. Die steuerbare Schaltvorrichtung kann beispielsweise einen elektronischen oder elektromechanischen Schalter umfassen. Die steuerbare Schaltvorrichtung ist ausgestaltet, aufgrund der Ansteuerinformation eine elektrische Verbindung zwischen der ersten steuerbaren Schaltanord-

nung und der zweiten steuerbare Schaltanordnung bereitzustellen.

Die erste und zweite steuerbare Schaltanordnung können beispielsweise ähnlich aufgebaut sein wie die eingangs genannte Schaltbox, welche in der Lage ist, einen Messstrom wahlweise mit entweder der Oberspannungswicklung oder der Unterspannungswicklung zu koppeln. Durch die zusätzliche steuerbare Schaltvorrichtung zwischen der ersten Schaltanordnung und der zweiten Schaltanordnung kann der Messstrom auf einfache Art und Weise wahlweise nur durch die Oberspannungswicklung, nur durch die Unterspannungswicklung oder durch eine Serienschaltung bestehend aus der Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung geleitet werden. Dadurch ist es möglich, die Messvorrichtung durch Modifikation bekannter Schaltboxen zu rea-

lisieren.

Beispielsweise kann die steuerbare Koppelanordnung ausgestaltet sein, aufgrund der Ansteuerinformation den Messstrom automatisch in eine Serienschaltung folgendermaßen zu leiten: mittels der ersten steuerbaren Schaltanordnung wird der Messstrom durch die mindestens eine Oberspannungswicklung geleitet und dann mittels der steuerbaren Schaltvorrichtung von der ersten steuerbaren Schaltanordnung zu der zweiten steuerbaren Schaltanordnung geleitet. Mittels der zweiten steuerbaren Schaltanordnung wird der Messstrom durch die mindestens eine Unterspannungswicklung geleitet. Eine Kopplung der Oberspannungswicklung mit der ersten Schaltanordnung und eine Kopplung der Unterspannungswicklung mit der zweiten Schaltanordnung wird lediglich einmal eingerichtet und die Messung der Serienschaltung von Oberspannungswicklung und Unterspannungswicklung kann mittels einer geeigneten Ansteuerinfor-

mation ohne Umverkabelung durchgeführt werden.

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In einem weiteren Beispiel kann mittels einer weiteren Ansteuerinformation der Messstrom automatisch mittels der ersten steuerbaren Schaltanordnung nur durch die mindestens eine Oberspannungswicklung geleitet werden. Anders ausgedrückt kann aufgrund einer ersten Ansteuerinformation der Messstrom in der Serienschaltung durch die mindestens eine Oberspannungswicklung und die mindestens eine Unterspannungswicklung geleitet werden und aufgrund einer zweiten Ansteuerinformation kann der Messstrom nur durch die mindestens eine Oberspannungswicklung geleitet werden. Es ist klar, dass die erste Ansteuerinformation und die zweite Ansteuerinformation unterschiedlich sind und nacheinander verwendet werden, insbesondere kann zuerst die erste Ansteuerinformation und dann die zweite Ansteuerinformation verwendet werden. Beispielsweise kann die erste Ansteuerinformation die steuerbare Schaltvorrichtung in einen leitenden Zustand einstellen, sodass der Messstrom von der ersten steuerbaren Schaltanordnung in die zweite steuerbare Schaltanordnung geleitet wird. Die zweite Ansteuerinformation kann dagegen die steuerbare Schaltvorrichtung in einen nicht leitenden Zustand einstellen, beispielsweise durch Öffnen eines elektromechanischen Schalters, sodass die erste steuerbare Schaltanordnung und die zweite steuerbare Schaltanordnung entkoppelt sind. Die steuerbare Schaltvorrichtung ermöglicht daher, unterschiedliche Messungen unter Einbeziehung der mindestens einen Oberspannungswicklung und/oder der mindestens einen Unterspannungswicklung durchzuführen, ohne dass die Verkabelung zwischen der steuerbaren Koppelanord-

nung und den Wicklungen des Transformators manuell geändert werden muss.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird aufgrund der ersten Ansteuerinformation der Messstrom durch die mindestens eine Oberspannungswicklung mit der gleichen Polarität geleitet wie aufgrund der zweiten Ansteuerinformation. Anders ausgedrückt wird der Transformatorkern bei einer Messung aufgrund der ersten Ansteuerinformation in der gleichen Richtung magnetisiert wie bei einer Messung aufgrund der zweiten Ansteuerinformation. Dadurch kann ein Ummagnetisieren des Transformatorkerns vermieden werden und die Messungen können schnell nacheinander durchgeführt wer-

den.

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Bei einem weiteren Beispiel ist die steuerbare Koppelanordnung ausgestaltet, aufgrund einer dritten Ansteuerinformation automatisch den Messstrom mittels der zweiten steuerbaren Schaltanordnung nur durch die mindestens eine Unterspannungswicklung zu leiten. Die dritte Ansteuerinformation kann beispielsweise verwendet werden, nachdem die erste Ansteuerinformation verwendet wurde. Insbesondere kann dabei die steuerbare Koppelanordnung ausgestaltet sein, aufgrund der ersten Steuerinformation den Messstrom durch die mindestens eine Unterspannungswicklung mit

der gleichen Polarität zu leiten wie aufgrund der dritten Ansteuerinformation.

Zusammengefasst ermöglicht die steuerbare Koppelanordnung, dass der Messstrom bei unterschiedlichen Messungen entweder nur durch die mindestens eine Oberspannungswicklung oder nur durch die mindestens eine Unterspannungswicklung oder durch die Reihenschaltung bestehend aus der mindestens einen Oberspannungswicklung und der mindestens einen Unterspannungswicklung geleitet wird, wobei bei jeder dieser Messungen der Messstrom in gleicher Richtung durch die Oberspannungswicklung und/oder Unterspannungswicklung fließt, sodass der Transformatorkern bei einem Messungswechsel nicht ummagnetisiert wird. Dadurch können diese drei unterschiedlichen Messungen in schneller Folge mit jeweils kurzer Messdauer durchgeführt

werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst die mindestens eine Gleichstromquelle zumindest eine erste Gleichstromquelle und eine zweite Gleichstromquelle. Die Koppelanordnung ist eine steuerbare Koppelanordnung, d. h., eine Verschaltung der Anschlüsse für die mindestens eine Oberspannungswicklung und die mindestens eine Unterspannungswicklung sowie der ersten und zweiten einen Stromquelle ist über eine entsprechende Ansteuerung veränderbar. Die steuerbare Koppelanordnung kann dazu beispielsweise elektronische oder elektromechanische Schalter umfassen. Die Ansteuerung kann beispielsweise über eine Ansteuerinformation für die steuerbare Koppelanordnung bereitgestellt werden. Die Ansteuerinformation kann beispielsweise über entsprechende Steuersignale, beispielsweise analoge oder digitale

Steuersignale, zugeführt werden.

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Die steuerbare Koppelanordnung kann beispielsweise ausgestaltet sein, aufgrund einer Ansteuerinformation automatisch einen Messstrom von der ersten Gleichstromquelle durch die mindestens eine Oberspannungswicklung zu leiten und gleichzeitig einen Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle durch die mindestens eine Unterspannungswicklung zu leiten. Eine Polarität des Messstroms von der ersten Gleichstromquelle und eine Polarität des Messstroms von der zweiten Gleichstromquelle werden derart eingestellt, dass sich resultierende magnetische Flüsse der stromdurchflossenen mindestens einen Oberspannungswicklung und der stromdurchflossenen mindestens einen Unterspannungswicklung in einem Transformatorkern des Transfor-

mators addieren.

Die Messvorrichtung ermöglicht somit, gleichzeitig einen Messstrom durch die Oberspannungswicklung und einen Messstrom durch die Unterspannungswicklung zu leiten. Es ist klar, dass insbesondere in dem Fall, dass die Oberspannungswicklung und/oder die Unterspannungswicklung mehrere Wicklungen umfasst, beispielsweise bei einem Mehrphasentransformator, mehrere Gleichstromquellen zur Versorgung der mehreren Oberspannungswicklungen und mehrere Gleichstromquelle zur Versorgung der mehreren Unterspannungswicklungen vorgesehen sein können. Es ist ferner klar, dass in dem Fall, dass die Oberspannungswicklung mehrere Wicklungen umfasst, zumindest einige der mehreren Oberspannungswicklungen beispielsweise in Reihe geschaltet werden können und ein Messstrom von der ersten Gleichstromquelle durch diese Reihenschaltung geleitet werden kann. Ebenso können in dem Fall, dass die Unterspannungswicklung mehrere Wicklungen umfasst, zumindest einige der mehreren Unterspannungswicklungen beispielsweise in Reihe geschaltet werden und einen Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle durch diese Reihenschaltung geleitet

werden kann.

Aufgrund des Messstroms durch die Oberspannungswicklung kann ein deutlich höherer magnetischer Fluss im Transformatorkern erzeugt werden und kann somit eine magnetische Sättigung des Transformatorkerns beschleunigt werden. Die Bestimmung des Widerstandes der Unterspannungswicklung kann dadurch schneller durch-

geführt werden.

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Insbesondere bei der Verwendung von mindestens zwei Stromquellen getrennt für die Oberspannungswicklung und die Unterspannungswicklung ist klar, dass der obige Messstrom für die Oberspannungswicklung nicht notwendigerweise ein Messstrom ist, um einen Widerstand der Oberspannungswicklung zu bestimmen, sondern vielmehr als ein Magnetisierungsstrom angesehen werden kann, um eine schnelle Magnetisierung des Eisenkerns des Transformators zu erreichen. Die Bezeichnung "Messstrom" ist daher hierin nicht auf einen Strom beschränkt, welcher in eine Berechnung eines Widerstands einer Transformatorwicklung eingeht, sondern kann auch einen Strom bezeichnen, welcher bei der Messung des Widerstands einer Transformatorwicklung (z.B. Unterspannungswicklung) zur schnelleren Sättigung des Eisenkerns des Transformators in eine andere Transformatorwicklung (z.B. Oberspannungswicklung) ein-

gespeist wird.

Indem die steuerbare Koppelanordnung mit sowohl der Oberspannungswicklung als auch der Unterspannungswicklung koppelbar ist und aufgrund der Ansteuerinformation automatisch die Messströme durch diese Wicklungen leiten kann, ist keine manuelle Umverkabelung für unterschiedliche Messungen, beispielsweise für eine nachfolgende Messung von nur der Oberspannungswicklung oder für eine nachfolgende Messung von nur der Unterspannungswicklung bei bereits weitgehend vormagnetisiertem

Transformatorkern, erforderlich.

Die Ansteuerinformation für die steuerbare Koppelanordnung kann von einer Steuervorrichtung bestimmt und bereitgestellt werden, welche Bestandteil der Messvorrichtung ist oder der Messvorrichtung zugeordnet ist. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine elektronische Steuerung sein, insbesondere eine Mikroprozessorsteuerung. Die Steuervorrichtung kann ferner eine Benutzeroberfläche umfassen, beispielsweise eine Tastatur und eine Anzeige, über welche ein Benutzer eine oder mehrere Messungen auswählt und einen Beginn der Messungen startet. Über die Anzeige der Benutzeroberfläche können dem Benutzer zusätzliche Hinweise zum Koppeln der

Messvorrichtung mit dem Transformator bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuervorrichtung ausgestaltet sein,

eine Schaltgruppe des Transformators zu bestimmen und die Ansteuerinformation für

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die steuerbare Koppelanordnung in Abhängigkeit von der Schaltgruppe zu bestimmen. Bei einem Dreiphasentransformator kann die Schaltgruppe beispielsweise die Verschaltung der Oberspannungswicklungen und der Unterspannungswicklungen bezeichnen, beispielsweise ob die Wicklungen der entsprechenden Seite in einer Sternschaltung, einer Dreieckschaltung oder einer Zickzackschaltung verschaltet sind. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung ausgestaltet sein, Informationen des Transformators zu erfassen, beispielsweise mittels einer Eingabe der Typenschildinformation von einem Benutzer oder durch Erfassen der Typenschildinformation mittels einer Erfassungsvorrichtung der Steuervorrichtung, beispielsweise einer Kamera oder eines Scanners, beispielsweise eines Barcodescanners oder eines QR-Codescanners. Auf der Grundlage der Informationen des Typenschilds kann die Steuervorrichtung eine Anweisung zum Koppeln der steuerbaren Koppelanordnung mit den Anschlüssen der Oberspannungswicklungen und der Unterspannungswicklungen ausgeben und Ansteuerinformationen zum Durchführen von Widerstandsmessungen erzeugen. Informationen über den Transformator können von der Steuervorrichtung auch auf andere Art und Weise ermittelt werden, beispielsweise können entsprechende Informationen nach einer Identifikation des Transformators selbstständig aus einem elektronischen Datenverarbeitungssystem, beispielsweise ERP oder einer Cloud-basierten Daten-

bank, abgerufen werden.

Die Steuervorrichtung kann ausgestaltet sein, mehrere unterschiedliche Steuerinformationen zu bestimmen, welche zur Bestimmung von Widerständen unterschiedlicher Transformatorwicklungen des Transformators verwendet werden können. Die Steuervorrichtung kann ferner ausgestaltet sein, die mehreren unterschiedlichen Ansteuerinformation zeitlich nacheinander der steuerbaren Koppelanordnung bereitzustellen. Dadurch können Widerstandsmessungen an Wicklungen eines Transformators in mehreren Messvorgängen schnell durchgeführt werden, ohne dass eine Bedienperson

aufwändige Umverkabelungen durchführen muss. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung eine Span-

nungsmessvorrichtung, welche mit der steuerbaren Koppelanordnung gekoppelt ist.

Die steuerbare Koppelanordnung ist ausgestaltet, aufgrund der Ansteuerinformation

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automatisch der Spannungsmessvorrichtung eine Spannung über der mindestens einen Unterspannungswicklung bereitzustellen. Ferner kann die Messvorrichtung ausgestaltet sein, aufgrund einer weiteren Ansteuerinformation automatisch der Spannungsmessvorrichtung eine Spannung über der mindestens einen Oberspannungswicklung bereitzustellen. Bei bekanntem Messstrom durch die Unterspannungswicklung bzw. Oberspannungswicklung kann der Widerstand der Unterspannungswicklung bzw. Oberspannungswicklung aus entsprechenden Spannungsmessungen der Span-

nungsmessvorrichtung bestimmt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators. Bei dem Verfahren wird mindestens ein Messstrom bereitgestellt. Eine Koppelanordnung wird mit Anschlüssen mindestens einer Oberspannungswicklung des Transformators und Anschlüssen mindestens einer Unterspannungswicklung des Transformators gekoppelt. Mittels der Koppelanordnung wird ein Messstrom des mindestens einen Messstroms durch die mindestens eine Oberspannungswicklung geleitet und gleichzeitig wird ein Messstrom des mindestens einen Messstroms durch die mindes-

tens eine Unterspannungswicklung geleitet.

Zum Beispiel kann ein Messstrom in eine Serienschaltung bestehend aus der mindestens einen Oberspannungswicklung und der mindestens einen Unterspannungswicklung mittels der Koppelanordnung geleitet werden. Es ist klar, dass es in diesem Fall ausreicht, nur einen Messstrom bereitzustellen. Durch Messen einer Spannung über der mindestens einen Unterspannungswicklung oder der mindestens einen Oberspannungswicklung kann in Verbindung mit dem Messstrom, welcher als bekannt vorausgesetzt oder gemessen wird, der Widerstand der entsprechenden Wicklung des Transformators bestimmt werden. Indem der Messstrom durch die Serienschaltung aus der mindestens einen Oberspannungswicklung und der mindestens einen Unterspannungswicklung geleitet wird, wird ein hoher magnetischer Fluss in dem Transformatorkern erzeugt, sodass der Transformatorkern schnell in eine magnetische Sättigung geführt wird. Da die Widerstandsmessung vorzugsweise im gesättigten Zustand des Transformatorkerns durchzuführen ist, kann die Messung durch die schnelle magneti-

sche Sättigung ebenfalls schnell durchgeführt werden.

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In einem anderen Beispiel wird mittels der Koppelanordnung ein erster Messstrom durch die mindestens eine Oberspannungswicklung und ein zweiter Messstrom durch die mindestens eine Unterspannungswicklung geleitet. Durch Messen einer Spannung über der mindestens einen Unterspannungswicklung oder der mindestens einen Oberspannungswicklung kann in Verbindung mit dem entsprechenden Messstrom, welcher als bekannt vorausgesetzt oder gemessen wird, der Widerstand der entsprechenden Wicklung des Transformators bestimmt werden. Indem sowohl durch die mindestens eine Oberspannungswicklung als auch durch die mindestens eine Unterspannungswicklung Strom geleitet wird, wird ein hoher magnetischer Fluss in dem Transformatorkern erzeugt, sodass der Transformatorkern schnell in eine magnetische Sättigung geführt wird. Da die Widerstandsmessung vorzugsweise im gesättigten Zustand des Transformatorkerns durchzuführen ist, kann die Messung durch die schnelle magneti-

sche Sättigung ebenfalls schnell durchgeführt werden.

Das Verfahren kann beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Messvorrichtung automatisiert durchgeführt werden. Dadurch können Umverkabelungen vermieden werden und unterschiedliche Messungen automatisiert in rascher Folge durchgeführt wer-

den.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen

anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung gemäß einer Ausführungsform der vorlie-

genden Erfindung in Verbindung mit einem Transformator. Fig. 2 zeigt schematisch eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines

Widerstands einer Transformatorwicklung mit einer Stromquelle gemäß einer Ausfüh-

rungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Transformator.

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Fig. 3 zeigt schematisch eine Verschaltung von Wicklungen eines Transformators während einer Widerstandsmessung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Verschaltung von Wicklungen eines Spartransformators

mit einer Tertiärwicklung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung gemäß einer Ausführungsform der vorlie-

genden Erfindung in Verbindung mit einem Dreiphasentransformator.

Fig. 6 zeigt schematisch Details einer steuerbaren Koppelanordnung einer Messvor-

richtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 7 bis 9 zeigen schematisch Verschaltungen von Wicklungen eines Dreiphasentransformators während einer Widerstandsmessung gemäß einer Ausführungs-

form der vorliegenden Erfindung.

Figuren 10 bis 12 zeigen schematisch Verschaltungen von Wicklungen eines weiteren Dreiphasentransformators während einer Widerstandsmessung gemäß einer Ausfüh-

rungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 13 bis 15 zeigen schematisch Verschaltungen von Wicklungen noch eines weiteren Dreiphasentransformators während einer Widerstandsmessung gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 16 zeigt schematisch eine Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung mit zwei Stromquellen gemäß einer Ausfüh-

rungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Transformator. Figuren 17 bis 19 zeigen schematisch Verschaltungen von Wicklungen eines Dreipha-

sentransformators während einer Widerstandsmessung gemäß einer Ausführungs-

form der vorliegenden Erfindung.

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Fig. 20 zeigt Schritte eines Verfahrens zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben werden. Es ist klar, dass die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen nicht als Beschränkung auszulegen ist. Der Umfang der Erfindung soll nicht durch die hierin beschriebenen Ausführungsformen oder durch die Zeichnungen beschränkt werden. Die Zeichnungen sind lediglich schematische Darstellungen und in den Zeichnungen dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeigt. Verbindungen oder Kopplungen zwischen funktionalen Blöcken, Vorrichtungen, Komponenten oder anderen physikalischen oder funktionalen Einheiten, welche in den Zeichnungen gezeigt sind oder hierin beschrieben werden, können auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung realisiert werden. Funktionale Blöcke können in Hardware, Firmware, Software oder einer Kom-

bination daraus realisiert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 20 zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Transformators 70. Die Messvorrichtung umfasst mindestens eine Gleichstromquelle 21A, 21B und eine Koppelanordnung 22. Jede der Gleichstromquellen 21A, 21B ist ausgestaltet, einen jeweiligen Messstrom bereitzustellen, welcher beispielsweise mit einem jeweiligen Strommessgerät 23A, 23B gemessen und überwacht werden kann. Die Gleichstromquellen 21A, 21B können jeweils einen einstellbaren Messstrom liefern, welcher beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung 24 über eine geeignete Ansteuerung einstellbar ist. In Fig. 1 ist exemplarisch eine erste Gleichstromquelle 21A und eine zweite optionale Gleichstromquelle 21B gestrichelt gezeigt. Die mehreren Gleichstromquellen 21A, 21B können unterschiedliche oder gleiche Messströme bereitstellen. Insbesondere die Verwendung von mehreren

Gleichstromquellen 21A, 21B wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis

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19 beschrieben werden. Die Verwendung mehrerer Gleichstromquellen 21A, 21B ist jedoch optional, und die Messvorrichtung 20 kann auch mit einer einzigen Gleichstromquelle 21A betrieben werden, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis

15 beschrieben werden wird.

Die Koppelanordnung 22 ist mit der einen Stromquelle 21A oder den mehreren Stromquellen 21A, 21B gekoppelt und weist Anschlüsse 31, 32, 41 und 42 zum Koppeln der Koppelanordnung 22 mit Anschlüssen 81, 82, 91 und 92 des Transformators 70 auf. Die Kopplung der Anschlüsse 31, 32, 41 und 42 der Koppelanordnung 22 mit den Anschlüssen 81, 82, 91 bzw. 92 des Transformators 70 kann beispielsweise über An-

schlussleitungen 51, 52, 61 bzw. 62 erfolgen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Transformator 70 kann beispielsweise eine Oberspannungswicklung 71 und eine Unterspannungswicklung 75 aufweisen, welche über einen Transformatorkern 74, beispielsweise einen Eisenkern, magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die Oberspannungswicklung 71 weist typischerweise mehr Windungen auf als die Unterspannungswicklung 75. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators wird durch das Windungsverhältnis von Oberspannungswicklung 71 zu Unterspannungswicklung 75 be-

stimmt.

Die Koppelanordnung 22 ist ausgestaltet, gleichzeitig einen Messstrom von der einen Gleichstromquelle 21A oder den mehreren Gleichstromquellen 21A, 21B durch die mindestens eine Oberspannungswicklung 71 und einen weiteren Messstrom von einer oder mehreren der Gleichstromquellen 21A, 21B durch die mindestens eine Unter-

spannungswicklung 75 zu leiten.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei welchem mit nur einer Gleichstromquelle 21A gleichzeitig ein Messstrom durch die Oberspannungswicklung 71 und ein Messstrom durch die Unterspannungswicklung 75 geleitet werden kann. Die Koppelanordnung 22 kann eine steuerbare Koppelanordnung sein, welche ausgestaltet ist, aufgrund einer Ansteuer-

information von der Steuervorrichtung 24 automatisch den Messstrom von der Gleich-

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stromquelle 21A in eine Serienschaltung bestehend aus der mindestens einen Oberspannungswicklung 71 und der mindestens einen Unterspannungswicklung 75 zu lei-

ten.

Die steuerbare Koppelanordnung 22 kann beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt ist, eine erste steuerbare Schaltanordnung 25 und eine zweite steuerbare Schaltanordnung 26 umfassen. Die erste steuerbare Schaltanordnung 25 ist mit der Gleichstromquelle 21A gekoppelt und stellt die Anschlüsse 31 und 32 zur Kopplung mit der Oberspannungswicklung 71 des Transformators 70 bereit. Die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 ist mit der Gleichstromquelle 21A gekoppelt und stellt die Anschlüsse 41 und 42 zur Kopplung mit der Unterspannungswicklung 75 des Transformators 70 bereit. Die steuerbare Koppelanordnung 22 kann weiterhin eine steuerbare Schaltvorrichtung 27 umfassen, welche in Abhängigkeit einer Ansteuerinformation von der Steuervorrichtung 24 wahlweise eine elektrische Verbindung zwischen der ersten steuerbaren Schaltanordnung 25 und der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26 bereitstellt oder trennt. Die erste steuerbare Schaltanordnung 25 und die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 umfassen jeweils mehrere Schaltelemente, welche in der Lage sind, die Anschlüsse 31, 32, 41 und 42 aufgrund einer Ansteuerung von der Steuervorrichtung 24 wahlweise mit einem der Anschlüsse der Stromquelle 21A und/oder mit der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 elektrisch zu verbinden oder zu trennen. Die Schaltelemente können beispielsweise elektromechanische oder elektronische Schalter umfassen. Die Schaltelemente können beispielsweise Einschalter, Wechselschalter und/oder Stufenschalter oder eine Kombination daraus umfassen. Die Schaltelemente können eine Schaltmatrix bilden, welche in der Lage ist, die nachfolgend beschriebenen elektrischen Verbindungen zwischen der Gleichstromquelle 21A, den Anschlüssen 31, 32, 41 und 42 sowie den Anschlüssen der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 aufgrund einer geeigne-

ten Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 24 bereitzustellen.

Die Messvorrichtung 20 umfasst weiterhin eine Spannungsmessvorrichtung 28, welche ebenfalls mit der steuerbaren Koppelanordnung 22 gekoppelt ist. Insbesondere kann die Spannungsmessvorrichtung 28, wie in Fig. 2 gezeigt ist, sowohl mit der ersten steuerbaren Schaltanordnung 25 als auch mit der zweiten steuerbaren Schaltanord-

nung 26 gekoppelt sein. Die Schaltelemente der ersten steuerbaren Schaltanordnung

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25 und der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26 können derart ausgelegt sein, dass mittels geeigneter Ansteuerung dieser Schaltelemente durch die Steuervorrichtung 24 eine Spannung zwischen zwei der Anschlüsse 31, 32, 41 und 42 der Span-

nungsmessvorrichtung 28 zugeführt werden kann.

Obwohl es in der Fig. 2 nicht gezeigt ist, können eine oder mehrere der Leitungen 51, 52, 61 und 62 jeweils als doppelte Leitungen ausgebildet sein, damit Spannungsmessungen direkt am Transformator 70, also an den Anschlüssen 81, 82, 91 und 92, durchführen durchgeführt werden können. Durch eine derartige sogenannte 4-Leiter-Messung können insbesondere kleine Widerstände genau bestimmt werden, da durch die doppelte Ausführung der Leitungen ein Spannungsabfall aufgrund des Messstroms über den Leitungen bei der Spannungsmessung nicht mitgemessen wird. Die Verwendung von derartigen doppelten Leitungen ist bei allen hierin beschriebenen Ausführungsformen möglich, auch wenn bei den verschiedenen Ausführungsformen nicht jedes Mal explizit darauf hingewiesen wird. In den Figuren sind aus Gründen der Über-

sichtlichkeit die diese doppelten Leitungen nicht eingezeichnet.

Die Steuervorrichtung 24 kann beispielsweise eine Mikroprozessorsteuerung sowie eine Benutzerschnittstelle umfassen. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise eine Anzeige, beispielsweise einen Bildschirm, und eine Eingabevorrichtung, beispielsweise eine berührungssensitive Oberfläche auf dem Bildschirm oder eine Tastatur, umfassen. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 24 eine (nicht gezeigte) optische Erfassungsvorrichtung, beispielsweise eine Kamera oder einen Scanner umfassen. Mittels der optischen Erfassungsvorrichtung kann die Steuervorrichtung 24 beispielsweise Informationen über den Transformator 70 erfassen, beispielsweise durch Erfassen eines Typenschilds des Transformators oder eines an dem Transformator angebrachten Barcodes oder QR-Codes. Informationen über den Transformator 70 können beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis, eine Nennleistung, einen Nennstrom, eine Nennspannung und insbesondere eine Schaltgruppe umfassen. Die Informationen über den Transformator können statt mittels der optischen Erfassungsvorrichtung auch

über die Benutzerschnittstelle von einem Benutzer eingegeben werden.

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Die Steuervorrichtung 24 ist mit der steuerbaren Koppelanordnung 22 gekoppelt und in der Lage, die Schaltelemente der steuerbaren Koppelanordnung 22 anzusteuern, um Widerstandsmessungen durchzuführen, um die Widerstände der Wicklungen des Transformators 70 zu bestimmen, wie es nachfolgend anhand verschiedener Beispiele

im Detail beschrieben werden wird.

Die Messung der Widerstände der Wicklungen 71, 75 des Transformators 70 kann

beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden.

Zunächst steuert die Steuervorrichtung 24 die erste steuerbare Schaltanordnung 25 derart an, dass der Messstrom von der Stromquelle 21A an dem Anschluss 31 ausgegeben wird und über den Anschluss 32 zu der Stromquelle 21A zurückgeführt wird. Die steuerbare Schaltvorrichtung 27 ist geöffnet. Der Messstrom fließt somit von dem Anschluss 31 durch die Leitung 51 und den Anschluss 81 durch die Oberspannungswicklung 71 und von dort über den Anschluss 82, die Leitung 52 und den Anschluss 32 zurück zur Stromquelle 21A. Die erste steuerbare Schaltanordnung 25 wird ferner so angesteuert, dass die Spannungsmessvorrichtung 28 mit den Anschlüssen 31 und 32 gekoppelt ist. Der Messstrom fließt somit durch die Oberspannungswicklung 71 und der Spannungsabfall über der Oberspannungswicklung wird mit der Spannungsmessvorrichtung 28 gemessen. Aus der Größe des Messstroms, welche beispielsweise mittels der Strommessvorrichtung 23 gemessen wird, und der Größe des Spannungsab-

falls kann der Widerstand der Oberspannungswicklung 71 bestimmt werden.

Nach der Bestimmung des Widerstandes der Oberspannungswicklung 71 steuert die Steuervorrichtung 24 die erste Schaltanordnung 25 derart an, dass der Messstrom von den Anschlüssen 31 und 32 entkoppelt wird. Dann wird die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 von der Steuervorrichtung 24 derart angesteuert, dass der Messstrom von der Stromquelle 21A an dem Anschluss 42 ausgegeben wird und über den Anschluss 41 zu der Stromquelle 21A zurückgeführt wird. Die steuerbare Schaltvorrichtung 27 bleibt geöffnet. Der Messstrom fließt daher von dem Anschluss 42 durch die Leitung 62 und den Anschluss 92 durch die Unterspannungswicklung 75 und über den Anschluss 91, die Leitung 61 und den Anschluss 41 zurück zur Stromquelle 21A.

Über eine entsprechende Ansteuerung der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26

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mittels der Steuervorrichtung 24 wird die Spannungsmessvorrichtung 28 mit den Anschlüssen 41 und 42 gekoppelt, sodass die Spannungsmessvorrichtung 28 den Spannungsabfall über der Unterspannungswicklung 75 misst, während der Messstrom durch die Unterspannungswicklung 75 fließt. Aus dem Quotient von Spannungsabfall und Messstrom kann der Widerstand der Unterspannungswicklung 75 bestimmt wer-

den.

Eine verlässliche Messung des Wicklungswiderstandes erfordert üblicherweise eine magnetische Sättigung des Transformatorkerns. Insbesondere bei der Messung des Widerstandes der Unterspannungswicklung 75 erzeugt der Messstrom kombiniert mit der niedrigen Windungsanzahl nur einen geringen magnetischen Fluss im Transformatorkern 74, sodass es einige Zeit dauert, bis die magnetische Sättigung erreicht ist. Bei üblichen Messströmen kann dies bei mittelgroßen Trafos 1 bis 2 Minuten, bei Großtransformatoren 10 bis 20 Minuten und in Ausnahmefällen auch bis zu 1 Stunde pro Phase dauern. Um die Messung zu beschleunigen, kann der Messstrom erhöht werden. Die Größe des Messstroms ist jedoch bei vielen Messgeräten begrenzt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann die Messung der Unterspannungswicklung dadurch beschleunigt werden, dass zunächst die Oberspannungswicklung gemessen wird und dann die Unterspannungswicklung, wobei der Messstrom bei der Messung der Oberspannungswicklung mit der gleichen Polarität durch die Oberspannungswicklung geleitet wird, wie der Messstrom bei der Messung der Unterspannungswicklung durch die Unterspannungswicklung geleitet wird. Eine Ummagnetisierung des Transformatorkerns ist daher nicht erforderlich. Vielmehr ist der Transformatorkern zu Be-

ginn der Messung der Unterspannungswicklung bereits geeignet vormagnetisiert.

Durch die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise kann die Messung der Wicklungswiderstände weiter beschleunigt werden. Die Steuervorrichtung 24 steuert die erste steuerbare Schaltanordnung 25 derart an, dass der Messstrom von der Gleichstromquelle 21A zu dem Anschluss 31 geleitet wird. Ferner wird mittels geeigneter Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 24 eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 32 und 42 hergestellt, indem in der ersten steuerbaren Schaltanordnung 25 eine

Verbindung zwischen dem Anschluss 32 und der steuerbaren Schaltvorrichtung 27

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hergestellt wird, in der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26 eine Verbindung zwischen der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 und dem Anschluss 42 hergestellt wird und die steuerbare Schaltvorrichtung 27 geschlossen wird. Schließlich wird mittels geeigneter Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 24 der Anschluss 41 mit der Stromquelle 21A gekoppelt, sodass der Messstrom vom Anschluss 42 durch die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 zu der Stromquelle 21A zurückgeleitet wird. Der Messstrom fließt somit durch die erste steuerbare Schaltanordnung 25 und die Leitung 51 durch die Oberspannungswicklung 71 und von dort über die Leitung 52, die erste steuerbare Schaltanordnung 25, die steuerbare Schaltvorrichtung 27, die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 und die Leitung 62 durch die Unterspannungswicklung 75. Von der Unterspannungswicklung 75 fließt der Messstrom durch die Leitung 61 und die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 zurück zur Stromquelle 21A. Der Fluss des Messstroms ist in Fig. 2 schematisch durch die Pfeile gekennzeichnet. Es ist zu beachten, dass die Oberspannungswicklung 71 und die Unterspannungswicklung 75 in der gleichen Richtung durchflossen werden, sodass der Transformatorkern 7/4 von beiden Wicklungen in der gleichen Richtung magnetisiert wird. Fig. 3 zeigt diese Verschaltung schematisch. Durch die höhere Anzahl von Windungen der Oberspannungswicklung 71 erreicht die Magnetisierung des Transformatorkerns 74 sehr schnell die Sättigung, sodass der Spannungsabfall sowohl an der Oberspannungswicklung als auch an der Unterspannungswicklung konstant bleibt und für die Bestimmung der Widerstände der Oberspannungswicklung bzw. der Unterspannungswicklung mittels der Spannungsmessvorrichtung 28 gemessen werden kann. Dazu kann die Spannungsmessvorrichtung 28 beispielsweise durch geeignete Ansteuerung der ersten steuerbaren Schaltanordnung 25 zunächst mit den Anschlüssen 31 und 32 gekoppelt werden und nachfolgend durch geeignete Ansteuerung der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26 mit den Anschlüssen 41 und 42 gekoppelt werden. Der Messstrom kann während dieser beiden Spannungsmessungen durchgängig durch die Oberspannungs-

wicklung 71 und die Unterspannungswicklung 75, wie in Fig. 3 gezeigt ist, fließen.

Die oben beschriebene Vorgehensweise und die Messvorrichtung 20 sind auch für die Messung des Wicklungswiderstandes eines Spartransformators geeignet, sofern dieser eine Tertiärwicklung aufweist. Fig. 4 zeigt eine schematische Verschaltung eines

Spartransformators mit einer Hauptwicklung 71 und einer Tertiärwicklung 78. Die

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Hauptwicklung 71 und die Tertiärwicklung 78 werden durch geeignete Ansteuerung der ersten und zweiten steuerbaren Schaltanordnung 25, 26 in Reihe geschaltet. Durch die zusätzlichen Windungen der Tertiärwicklung 78 kann eine magnetische Sättigung des Transformatorkerns bei gleichem Messstrom schneller erreicht werden als in dem Fall, in dem der Messstrom nur durch die Hauptwicklung 71 geleitet wird. Dadurch kann die Messung des Widerstandes der Tertiärwicklung 78 und/oder der

Hauptwicklung 71 schnell und zuverlässig durchgeführt werden.

Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, kann die steuerbare Koppelanordnung 22 weitere Anschlüsse 33 und 43 aufweisen, um in der Lage zu sein, Widerstandsmessungen von Wicklungen von mehrphasigen Transformatoren, beispielsweise einem Dreiphasentransformator 170, durchzuführen. Anhand von Informationen über den Transformator 170, beispielsweise auf der Grundlage eines eingescannten Typenschilds des Transformators 170, kann die Steuervorrichtung 24 auf ihrer Benutzeroberfläche eine Anweisung zum Anschließen des Transformators 170 an die Anschlüsse 31 bis 33 und 41 bis 43 ausgeben. Der Transformator 170 kann beispielsweise drei Oberspannungswicklungen 71 bis 73 aufweisen, welche beispielsweise in einer Sternkonfiguration verschaltet sind. Ferner kann der Transformator beispielsweise drei Unterspannungswicklungen 75 bis 77 aufweisen, welche beispielsweise in einer Dreieckkonfiguration verschaltet sind. Ein Eisenkern 74 des Dreiphasentransformators 170 führt eine Energieübertragung zwischen den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und den Unterspannungswicklungen 75 bis 77. Gemäß der Anweisung zum Anschließen des Transformators 170 können Anschlüsse 81 bis 83 der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 mittels Leitungen 51 bis 53 mit den Anschlüssen 31 bis 33 gekoppelt werden. Ebenso können über Leitungen 61 bis 63 Anschlüsse 91 bis 93 der Unterspannungswicklun-

gen 75 bis 77 mit den Anschlüssen 41 bis 43 gekoppelt werden.

Die erste steuerbare Schaltanordnung 25 kann beispielsweise ausgestaltet sein, den Messstrom von der Gleichstromquelle 21A an einem beliebigen der Anschlüsse 31 bis 33 an die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 auszugeben und von einem anderen beliebigen der Anschlüsse 31 bis 33 Strom von den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 zu der Gleichstromquelle 21A zurückzuleiten. Alternativ kann die erste steuerbare

Schaltanordnung 25 Strom von den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 von einem

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beliebigen Anschluss oder mehreren beliebigen Anschlüssen der Anschlüsse 31 bis 33 zu der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 leiten. Sofern die steuerbare Schaltvorrichtung 27 leitend geschaltet ist, wird dieser Strom an die zweite steuerbare Schaltan-

ordnung 26 geleitet.

Die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 kann beispielsweise ausgestaltet sein, den Messstrom von der Gleichstromquelle 21A an einen beliebigen der Anschlüsse 41 bis 43 an die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 auszugeben und von einem anderen beliebigen der Anschlüsse 41 bis 43 Strom von den Unterspannungswicklungen 75 bis 77 zu der Gleichstromquelle 21A zurück zu leiten. Alternativ kann die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 Strom von der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 aufnehmen und an einen beliebigen Anschluss oder an mehrere beliebige Anschlüsse der An-

schlüsse 41 bis 43 an die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 ausgeben.

Fig. 6 zeigt eine exemplarische Ausgestaltung der steuerbaren Koppelanordnung 22 im Detail. Die in Fig. 6 gezeigte steuerbare Koppelanordnung 22 umfasst vier Anschlüsse 31 bis 34 für eine Kopplung mit Oberspannungswicklungen eines Dreiphasentransformators 270. Der vierte Anschluss 34 kann beispielsweise für eine Kopplung der steuerbaren Koppelanordnung 22 mit dem Sternpunkt der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 in Sternkonfiguration verwendet werden. Die steuerbare Koppelanordnung umfasst weiterhin vier Anschlüsse 41 bis 44 für eine Kopplung mit Unterspannungswicklungen 75 bis 77 des Dreiphasentransformators 270. Der vierte Anschluss 44 kann beispielsweise für eine Kopplung der steuerbaren Koppelanordnung 22 mit dem Sternpunkt der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 in Sternkonfiguration ver-

wendet werden.

Die erste steuerbare Schaltanordnung 25 umfasst vier Schaltelemente 251 bis 254, welche jeweils wahlweise einen jeweiligen Anschluss der Anschlüsse 31 bis 34 mit einer ersten Seite der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 koppeln. Weiterhin umfasst die erste steuerbare Schaltanordnung 25 zwei Stufenschalter 255 und 256. Mittels des Stufenschalters 255 kann eine erste Seite der Stromquelle 21A mit einem beliebigen

Anschluss der Anschlüsse 31 bis 34 gekoppelt werden. Der Stufenschalter 255 ermög-

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licht zusätzlich, dass keiner der Anschlüsse 31 bis 34 mit der ersten Seite der Stromquelle 21A gekoppelt wird. Der Stufenschalter 256 ist in der Lage, eine zweite Seite der Stromquelle 21A mit einem beliebigen Anschluss der Anschlüsse 31 bis 34 zu koppeln oder die zweite Seite der Stromquelle 21A von den Anschlüssen 31 bis 34 zu

entkoppeln.

Die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 umfasst ebenfalls vier Schaltelemente 261 bis 264, welche jeweils wahlweise einen jeweiligen Anschluss der Anschlüsse 41 bis 44 mit einer zweiten Seite der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 koppeln. Weiterhin umfasst die zweite steuerbare Schaltanordnung 26 zwei Stufenschalter 265 und 266. Mittels des Stufenschalters 265 kann die erste Seite der Stromquelle 21A mit einem beliebigen Anschluss der Anschlüsse 41 bis 44 gekoppelt werden. Der Stufenschalter 265 ermöglicht zusätzlich, dass keiner der Anschlüsse 41 bis 44 mit der ersten Seite der Stromquelle 21A gekoppelt wird. Der Stufenschalter 266 ist in der Lage, die zweite Seite der Stromquelle 21A mit einem beliebigen Anschluss der Anschlüsse 41 bis 44 zu koppeln oder die zweite Seite der Stromquelle 21A von den Anschlüssen 41 bis 44

zu entkoppeln.

Es ist klar, dass die Stufenschalter 255, 256, 265 und 266 auch jeweils durch mehrere Einschalter oder Umschalter realisiert werden können. Alle Schalter der steuerbaren Koppelanordnung 22 können elektromechanische oder elektronische Schalter umfassen. Die Schalter der steuerbaren Koppelanordnung 22 können mittels einer Ansteuerinformation von der Steuervorrichtung 24 individuell angesteuert werden, das heißt, jeder der Schalter kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung 24 individuell eingestellt werden, beispielsweise eingeschaltet, ausgeschaltet oder im Falle der Stufen-

schalter auf eine bestimmte Stellung gestellt werden.

Die steuerbare Koppelanordnung 22 umfasst weiterhin Schaltelemente, um die in Fig. 6 nicht gezeigte Spannungsmessvorrichtung 28 mit jeweils zwei der Anschlüsse 31 bis 34 oder mit jeweils zwei der Anschlüsse 41 bis 44 zu koppeln, um eine entsprechende

Spannung zwischen den gekoppelten Anschlüssen zu bestimmen. Alternativ können

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auch mehrere Spannungsmessvorrichtungen vorgesehen sein, um Spannungen zwischen jeweils zwei der Anschlüsse 31 bis 34 und/oder jeweils zwei der Anschlüsse 41

bis 44 zu bestimmen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 15 werden nachfolgend automatisierte Widerstandsmessungen an verschiedenen Dreiphasentransformatoren dargestellt werden. Die automatisierten Widerstandsmessungen werden mit einer Stromquelle durchgeführt, beispielsweise mit der Stromquelle 21A der Messvorrichtung 20 der Fig. 5 und 6. In Fig. 20 sind Verfahrensschritte der automatisierten Widerstandsmessungen dar-

gestellt.

Fig. 7 bis 9 betreffen Messungen an einem Dreiphasentransformator 370 mit einer Schaltgruppe Yd1, d.h., die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 sind in Sternschaltung und die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 sind in Dreieckschaltung. Eine Phasenverschiebung zwischen einer Spannung an den Oberspannungswicklungen und einer Spannung an den Unterspannungswicklungen beträgt 30°. Der Steuervorrichtung 24 können diese Informationen des Dreiphasentransformators 370 sowie weitere Informationen, beispielsweise ein Nennstrom des Dreiphasentransformators 370, über beispielsweise eine Benutzereingabe oder durch Erfassen eines Typenschilds bereitgestellt werden (Schritt 301). Ferner kann die Steuervorrichtung 24 auf ihrer Anzeige eine Anleitung zum Anschließen des Dreiphasentransformators 370 an die Messvorrichtung 20 für einen Benutzer ausgeben. Der Dreiphasentransformator 370 wird im Schritt 302 entsprechend angeschlossen. Die Anschlüsse 81 bis 83 der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 werden beispielsweise mit den Anschlüssen 31 bis 33 der ersten steuerbaren Schaltanordnung 25 gekoppelt. Die Anschlüsse 91 bis 93 der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 werden beispielsweise mit den Anschlüssen 41 bis 43 der zweiten steuerbaren Schaltanordnung 26 gekoppelt. Ein geeigneter Messstrom kann im Schritt 303 von der Steuervorrichtung 24 mittels der Gleichstromquelle 21A

eingestellt und bereitgestellt werden. Im Schritt 304 erzeugt die Steuervorrichtung 24 eine Ansteuerinformation für die steu-

erbare Koppelanordnung 22, um den Messstrom durch den Dreiphasentransformator

370 gemäß der in Fig. 7 gezeigten Konfiguration fließen zu lassen. Im Schritt 305 wird

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die steuerbare Koppelanordnung 22 von der Steuervorrichtung 24 derart angesteuert, dass der Strom von der Gleichstromquelle 21A an dem Anschluss 31 ausgegeben wird und somit durch die Oberspannungswicklung 71 fließt. Beispielsweise kann der Stufenschalter 255 entsprechend angesteuert werden. Aufgrund der Dreieckschaltung teilt sich der durch die Oberspannungswicklung 71 fließende Messstrom auf und fließt durch die Oberspannungswicklungen 72 und 73 und wird mittels der Schaltelemente 252 und 253 zu der steuerbaren Schaltvorrichtung 27 geleitet. Die steuerbare Schaltvorrichtung 27 wird durchgeschaltet und der Messstrom mittels des Schaltelements 261 in die Dreieckschaltung der Unterspannungswicklungen zwischen der Unterspannungswicklung 75 und der Unterspannungswicklung 77 eingespeist. Der Messstrom fließt durch die Dreieckschaltung und wird mittels des Stufenschalters 266 zwischen der Unterspannungswicklung 75 und der Unterspannungswicklung 76 über die An-

schlüsse 92 und 42 zurück zu der Gleichstromquelle 21A geleitet.

Zusammengefasst wird der Messstrom mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 in eine Serienschaltung bestehend aus den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und den Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet. Die oben beschriebene Konfiguration des Messstroms bewirkt dass ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat. Aufgrund der wesentlich höheren Windungszahl der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 verglichen mit den Unterspannungswicklungen 75 bis 77 kann bei gleichem Messstrom eine Sättigung des Transformatorkerns schneller erreicht werden, als in dem Fall in dem der Mess-

strom nur durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 geleitet wird.

Sobald die Sättigung des Transformatorkerns im Wesentlichen erreicht ist, können im Schritt 306 Spannungsmessungen mittels der Spannungsmessvorrichtung 28 durchgeführt werden. Beispielsweise kann an den Anschlüssen 91, 92 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 75 gemessen werden, an den Anschlüssen 92, 93 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 76 gemessen werden und über den Anschlüssen 93, 91 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 77 gemessen wer-

den. Aufgrund der bekannten Verschaltung der Unterspannungswicklungen 75 bis 77

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in einer Dreieckschaltung, den Spannungen über den einzelnen Unterspannungswicklungen und dem Messstrom können entsprechende Gleichungen aufgestellt werden, in denen die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 als Unbekannte enthalten sind, und gelöst werden (Schritt 307). Zusätzlich können Spannungen an den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 an den Anschlüssen 81 bis 83 gemessen werden, um auf gleiche Art und Weise Gleichungen zu den einzelnen Widerständen der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 aufzustellen und zu lösen. Die Spannungsmessungen können automatisiert von der Steuervorrichtung durchgeführt werden, indem die Steuervorrichtung die Spannungsmessvorrichtung 28 über die steuerbare Koppelanordnung 22 mit den jeweiligen Anschlüssen 31 bis 33 bzw. 41 bis 43 koppelt.

Weitere Messungen können in geänderter Konfiguration durchgeführt werden (Schritt 308). Beispielsweise kann der Messstrom gemäß einer weiteren Messung gemäß der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration durch den Dreiphasentransformator 370 geleitet werden. Bei noch einer weiteren Messung kann der Messstrom gemäß der in Fig. 9 gezeigten Konfiguration durch den Dreiphasentransformator 370 geleitet werden. Auch bei diesen Messungen wird der Messstrom mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 in eine Serienschaltung bestehend aus den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und den Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet. Die Konfigurationen der Fig. 8 und 9 bewirken ebenfalls, dass ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat, sodass eine schnelle Sättigung des Transformatorkerns erreicht werden kann und die Spannungsmessungen bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit nach Anlegen des Messstroms durchgeführt werden können. Auf der Grundlage der weiteren Messungen der Fig. 8 und 9 können weitere Gleichungen aufgestellt werden, in denen die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 bzw. die einzelnen Widerstände der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 als Unbekannte enthalten sind. Durch Lösen des Gleichungssystems können die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 und/oder die einzelnen Widerstände der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 bestimmt

werden. Dies kann ebenfalls automatisiert von der Steuervorrichtung 24 durchgeführt

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werden. Es ist zu beachten, dass Messungen der Fig. 7 bis 9 der Reihe nach automatisiert von der Steuervorrichtung 24 durchgeführt werden können, sodass keine aufwändige Umverkabelung bei der Bestimmung der Widerstandswerte der Wicklungen

des Dreiphasentransformators erforderlich ist.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen Anschlusskonfigurationen für einen Dreiphasentransformator 470 mit einer Schaltgruppe Yd5, um eine Widerstandsmessung von Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und/oder Unterspannungswicklungen 91 bis 93 durchzuführen. Bei einer Schaltgruppe Yd5 sind die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 in Sternschaltung und die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 in Dreieckschaltung und eine Phasenverschiebung zwischen einer Spannung an den Oberspannungswicklungen und einer Spannung an den Unterspannungswicklungen beträgt 150°. Auch bei diesen Messungen wird der Messstrom mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 jeweils in eine Serienschaltung bestehend aus den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und den Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet. Die Konfigurationen der Fig. 10 bis 12 bewirken jeweils, dass ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat, sodass eine schnelle Sättigung des Transformatorkerns erreicht werden kann. Die Spannungsmessungen können demzufolge bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit nach Anlegen des Messstroms durchgeführt werden, sodass die Widerstände der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und/oder der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 schnell und zuverlässig bestimmt

werden können.

Die Fig. 13 bis 15 zeigen Anschlusskonfigurationen für einen Dreiphasentransformator 570 mit einer Schaltgruppe Yd11. Bei einer Schaltgruppe Yd11 sind die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 in Sternschaltung und die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 in Dreieckschaltung. Eine Phasenverschiebung zwischen einer Spannung an den Oberspannungswicklungen und einer Spannung an den Unterspannungswicklungen beträgt 330°. Die in Fig. 13 bis 15 gezeigten Anschlusskonfigurationen sind für eine Widerstandsmessung von Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und/oder Unter-

spannungswicklungen 91 bis 93 geeignet. Aufgrund der in Fig. 13 bis 15 gezeigten

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Anschlusskonfigurationen wird der Messstrom mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 jeweils in eine Serienschaltung bestehend aus den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und den Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet, wobei jeweils ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat. Dadurch tragen sowohl der Messstrom durch die Oberspannungswicklungen als auch der Messstrom durch die Unterspannungswicklungen zur Sättigung des Transformatorkerns bei, sodass diese schnell erreicht wird. Spannungsmessungen können nach Anlegen des Messstroms bereits nach kurzer Zeit durchgeführt werden, sodass die Widerstände der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und/oder der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 schnell und zuverlässig bestimmt wer-

den können.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel, bei welchem mit zwei Gleichstromquellen, d.h., eine erste Gleichstromquelle 21A und eine zweite Gleichstromquelle 21B, gleichzeitig ein Messstrom durch die Oberspannungswicklung 71 und ein Messstrom durch die Unterspannungswicklung 75 geleitet werden kann. Die Koppelanordnung 22 kann eine steuerbare Koppelanordnung sein, welche ausgestaltet ist, aufgrund einer Ansteuerinformation von der Steuervorrichtung 24 automatisch einen Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A durch die Oberspannungswicklung 71 zu leiten und gleichzeitig einen Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B durch die Unterspannungswick-

lung 75 zu leiten.

Eine Polarität des Messstroms von der ersten Gleichstromquelle 21A und eine Polarität des Messstroms von der zweiten Gleichstromquelle 21B werden derart eingestellt, dass sich resultierende magnetische Flüsse der stromdurchflossenen Oberspannungswicklung und der stromdurchflossenen Unterspannungswicklung in dem Trans-

formatorkern 7/4 des Transformators 70 addieren. Die steuerbare Koppelanordnung 22 kann beispielsweise elektrische oder elektroni-

sche Schaltelemente umfassen. Mit diesen Schaltelementen kann beispielsweise die

Polarität der Messströme von der ersten und zweiten Gleichstromquelle 21A und 21B

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eingestellt werden. Für den Fall, dass die steuerbare Koppelanordnung 22 weitere Anschlüsse zum Anschließen eines mehrphasigen Transformators aufweist, wie es beispielsweise in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, können mit diesen Schaltelementen die Messströme von den Gleichstromquelle 21A und 21B in geeigneter Art und Weise durch die Oberspannungswicklungen und die Unterspannungswicklungen des mehrphasigen

Transformator geleitet werden.

Die Messvorrichtung 20 umfasst weiterhin eine Spannungsmessvorrichtung 28, welche ebenfalls mit der steuerbaren Koppelanordnung 22 gekoppelt ist. Schaltelemente der steuerbaren Koppelanordnung 22 können derart ausgelegt sein, dass mittels geeigneter Ansteuerung dieser Schaltelemente durch die Steuervorrichtung 24 eine Spannung zwischen zwei der Anschlüsse 31, 32, 41 und 42 der Spannungsmessvor-

richtung 28 zugeführt werden kann.

Die Steuervorrichtung 24 kann beispielsweise eine Mikroprozessorsteuerung sowie eine Benutzerschnittstelle umfassen. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise eine Anzeige, beispielsweise einen Bildschirm, und eine Eingabevorrichtung, beispielsweise eine berührungssensitive Oberfläche auf dem Bildschirm oder eine Tastatur, umfassen. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 24 eine (nicht gezeigte) optische Erfassungsvorrichtung, beispielsweise eine Kamera oder einen Scanner umfassen. Mittels der optischen Erfassungsvorrichtung kann die Steuervorrichtung 24 beispielsweise Informationen über den Transformator 70 erfassen, beispielsweise durch Erfassen eines Typenschilds des Transformators oder eines an dem Transformator angebrachten Barcodes oder QR-Codes. Informationen über den Transformator 70 können beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis, eine Nennleistung, einen Nennstrom, eine Nennspannung und insbesondere eine Schaltgruppe umfassen. Die Informationen über den Transformator können statt mittels der optischen Erfassungsvorrichtung auch

über die Benutzerschnittstelle von einem Benutzer eingegeben werden.

Die Steuervorrichtung 24 ist mit der steuerbaren Koppelanordnung 22 gekoppelt und in der Lage, die Schaltelemente der steuerbaren Koppelanordnung 22 anzusteuern, um Widerstandsmessungen durchzuführen, um die Widerstände der Wicklungen des

Transformators 70 zu bestimmen, wie es nachfolgend beschrieben werden wird.

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Die Messung der Widerstände der Wicklungen 71, 75 des Transformators 70 kann

beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden.

Die Steuervorrichtung 24 steuert die steuerbare Koppelanordnung 22 derart an, dass der Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A an dem Anschluss 31 ausgegeben wird und über den Anschluss 32 zu der ersten Gleichstromquelle 21A zurückgeführt wird. Der Messstrom fließt somit von dem Anschluss 31 durch die Leitung 51 und den Anschluss 81 durch die Oberspannungswicklung 71 und von dort über den Anschluss 82, die Leitung 52 und den Anschluss 32 zurück zur ersten Gleichstromquelle 21A. Zusätzlich steuert die Steuervorrichtung 24 die steuerbare Koppelanordnung 22 derart an, dass der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B an dem Anschluss 42 ausgegeben wird und über den Anschluss 41 zu der zweiten Gleichstromquelle 21B zurückgeführt wird. Der Messstrom fließt somit von dem Anschluss 42 durch die Leitung 62 und den Anschluss 92 durch die Unterspannungswicklung 75 und von dort über den Anschluss 91, die Leitung 53 und den Anschluss 41 zurück zu der

zweiten Gleichstromquelle 21B.

Eine verlässliche Messung des Wicklungswiderstandes erfordert üblicherweise eine magnetische Sättigung des Transformatorkerns. Insbesondere bei der Messung des Widerstandes der Unterspannungswicklung 75 erzeugt der Messstrom kombiniert mit der niedrigen Windungsanzahl nur einen geringen magnetischen Fluss im Transformatorkern 74, sodass es einige Zeit dauert, bis die magnetische Sättigung erreicht ist. Bei üblichen Messströmen kann dies bei mittelgroßen Trafos 1 bis 2 Minuten, bei Großtransformatoren 10 bis 20 Minuten und in Ausnahmefällen auch bis zu 1 Stunde pro Phase dauern. Um die Messung zu beschleunigen, kann der Messstrom erhöht wer-

den. Die Größe des Messstroms ist jedoch bei vielen Messgeräten begrenzt.

Der Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A und der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B fließen gleichzeitig durch die Oberspannungswicklung bzw. Unterspannungswicklung, sodass sich resultierende magnetische Flüsse der

stromdurchflossenen Oberspannungswicklung 71 und der stromdurchflossenen Un-

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terspannungswicklung 75 in dem Transformatorkern 74 des Transformators 70 addieren. Dadurch kann der Transformatorkern 74 schnell magnetisch gesättigt werden, sodass Widerstandsmessungen an der Oberspannungswicklung 71 und der Unterspan-

nungswicklung 75 schnell und genau durchgeführt werden können.

Die steuerbare Koppelanordnung 22 wird dazu beispielsweise so angesteuert, dass die Spannungsmessvorrichtung 28 mit den Anschlüssen 31 und 32 gekoppelt ist. Der Messstrom der ersten Gleichstromquelle 21A fließt durch die Oberspannungswicklung 71 und der Spannungsabfall über der Oberspannungswicklung wird mit der Spannungsmessvorrichtung 28 gemessen. Aus der Größe des Messstroms, welche beispielsweise mittels der Straommessvorrichtung 23A gemessen wird, und der Größe des Spannungsabfalls kann der Widerstand der Oberspannungswicklung 71 bestimmt

werden.

Nach der Bestimmung des Widerstandes der Oberspannungswicklung 71 steuert die Steuervorrichtung 24 die steuerbare Koppelanordnung 22 derart an, dass die Spannungsmessvorrichtung 28 mit den Anschlüssen 41 und 42 gekoppelt wird, sodass die Spannungsmessvorrichtung 28 den Spannungsabfall über der Unterspannungswicklung 75 misst, während der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B durch die Unterspannungswicklung 75 fließt. Der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B ist entweder aus der Einstellung der zweiten Gleichstromquelle 21B bekannt oder kann mit der Strommessvorrichtung 23B gemessen werden. Aus dem Quotient von Spannungsabfall und Messstrom kann der Widerstand der Unterspannungs-

wicklung 75 bestimmt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 19 werden nachfolgend automatisierte Widerstandsmessungen an einem Dreiphasentransformator dargestellt werden. Die automatisierten Widerstandsmessungen werden mit mehreren Stromquellen durchgeführt, beispielsweise mit den Gleichstromquellen 21A und 21B der Messvorrichtung 20 der Fig. 16. Die Koppelanordnung 22 der Messvorrichtung 20 kann für die Durchführung von Widerstandsmessungen an dem Dreiphasentransformator zusätzliche Anschlüsse aufweisen, sodass alle Wicklungen des Dreiphasentransformators gleichzeitig be-

schaltet werden können, ähnlich wie die Koppelanordnung 22 in den Fig. 5 und 6. In

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Fig. 20 sind Verfahrensschritte der automatisierten Widerstandsmessungen darge-

stellt.

Fig. 17 bis 19 betreffen Messungen an einem Dreiphasentransformator 370 mit einer Schaltgruppe Yd1, d.h., die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 sind in Sternschaltung und die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 sind in Dreieckschaltung. Eine Phasenverschiebung zwischen einer Spannung an den Oberspannungswicklungen und einer Spannung an den Unterspannungswicklungen beträgt 30°. Der Steuervorrichtung 24 können diese Informationen des Dreiphasentransformators 370 sowie weitere Informationen, beispielsweise ein Nennstrom des Dreiphasentransformators 370, über beispielsweise eine Benutzereingabe oder durch Erfassen eines Typenschilds bereitgestellt werden (Schritt 301). Ferner kann die Steuervorrichtung 24 auf ihrer Anzeige eine Anleitung zum Anschließen des Dreiphasentransformators 370 an die Messvorrichtung 20 für einen Benutzer ausgeben. Der Dreiphasentransformator 370 wird im Schritt 302 entsprechend angeschlossen. Die Anschlüsse 81 bis 83 der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 werden mit entsprechenden Anschlüssen der steuerbaren Koppelanordnung 22 verbunden. Die Anschlüsse 91 bis 93 der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 werden ebenfalls mit entsprechenden Anschlüssen der steuerbaren Koppelanordnung 22 verbunden. Ein geeigneter Messstrom wird im Schritt 303 von der Steuervorrichtung 24 mittels der ersten Gleichstromquelle 21A für die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 eingestellt und bereitgestellt. Gleichzeitig wird im Schritt 303 ein geeigneter Messstrom von der Steuervorrichtung 24 mittels der zweiten Gleichstromquelle 21B für die Unterspannungswicklungen 75 bis 76 eingestellt und bereitgestellt. Der Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A kann anders als der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B sein. Die Messströme können in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 und Oberspannungswicklungen 71 bis 73 geeignet eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B größer sein als der Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A, da die Oberspannungswicklungen 75 bis 77 üblicherweise einen größeren Widerstand aufweisen als die Unterspannungswicklungen 71 bis 73.

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Im Schritt 304 erzeugt die Steuervorrichtung 24 eine Ansteuerinformation für die steuerbare Koppelanordnung 22, um die Messströme durch den Dreiphasentransformator 370 gemäß der in Fig. 17 gezeigten Konfiguration fließen zu lassen. Im Schritt 305 wird die steuerbare Koppelanordnung 22 von der Steuervorrichtung 24 derart angesteuert, dass der Strom von der ersten Gleichstromquelle 21A an den Anschluss 81 ausgegeben wird und somit durch die Oberspannungswicklung 71 fließt. Aufgrund der Dreieckschaltung teilt sich der durch die Oberspannungswicklung 71 fließende Messstrom auf und fließt durch die Oberspannungswicklungen 72 und 73 und wird von der steuerbaren Koppelanordnung über die Anschlüsse 82 und 83 zu der ersten Gleichstromquelle 21A zurückgeführt. Gleichzeitig wird die steuerbare Koppelanordnung von der Steuervorrichtung 24 über die Ansteuerinformation derart angesteuert, dass der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B an den Anschluss 91 des Transformators 370 ausgegeben wird. Dadurch wird der Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B in die Dreieckschaltung der Unterspannungswicklungen zwischen der Unterspannungswicklung 75 und der Unterspannungswicklung 77 eingespeist. Der Messstrom fließt durch die Dreieckschaltung und wird mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 zwischen der Unterspannungswicklung 75 und der Unterspannungswicklung 76 über den Anschluss 92 zurück zu der zweiten Gleichstromquelle 21B ge-

leitet.

Zusammengefasst wird mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 gleichzeitig ein Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und ein Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B durch die Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet. Die oben beschriebene Konfiguration des Messstroms bewirkt dass ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund des Messstroms durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat. Dadurch kann eine Sättigung des Transformatorkerns schneller erreicht werden, als in dem Fall in dem der

Messstrom nur durch die Unterspannungswicklungen 75 bis 77 geleitet wird.

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Sobald die Sättigung des Transformatorkerns im Wesentlichen erreicht ist, können im Schritt 306 Spannungsmessungen mittels der Spannungsmessvorrichtung 28 durchgeführt werden. Beispielsweise kann an den Anschlüssen 91, 92 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 75 gemessen werden, an den Anschlüssen 92, 93 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 76 gemessen werden und über den Anschlüssen 93, 91 eine Spannung über der Unterspannungswicklung 77 gemessen werden. Aufgrund der bekannten Verschaltung der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 in einer Dreieckschaltung, den Spannungen über den einzelnen Unterspannungswicklungen und dem Messstrom können entsprechende Gleichungen aufgestellt werden, in denen die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 als Unbekannte enthalten sind, und gelöst werden (Schritt 307). Zusätzlich können Spannungen an den Oberspannungswicklungen 71 bis 73 an den Anschlüssen 81 bis 83 gemessen werden, um auf gleiche Art und Weise Gleichungen zu den einzelnen Widerständen der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 aufzustellen und zu lösen. Die Spannungsmessungen können automatisiert von der Steuervorrichtung durchgeführt werden, indem die Steuervorrichtung die Spannungsmessvorrichtung 28 über die steuerbare Koppelanordnung 22 mit den jeweiligen Anschlüssen 81 bis 83 bzw. 91 bis 93 koppelt.

Weitere Messungen können in geänderter Konfiguration durchgeführt werden (Schritt 308). Beispielsweise kann der Messstrom gemäß einer weiteren Messung gemäß der in Fig. 18 gezeigten Konfiguration durch den Dreiphasentransformator 370 geleitet werden. Bei noch einer weiteren Messung kann der Messstrom gemäß der in Fig. 19 gezeigten Konfiguration durch den Dreiphasentransformator 370 geleitet werden. Auch bei diesen Messungen wird mittels der steuerbaren Koppelanordnung 22 gleichzeitig ein Messstrom von der ersten Gleichstromquelle 21A durch die Oberspannungswicklungen 71 bis 73 und ein Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle 21B durch die Unterspannungswicklungen 91 bis 93 geleitet. Die Konfigurationen der Fig. 18 und 19 bewirken ebenfalls, dass ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund der Oberspannungswicklungen 71 bis 73 die gleiche Richtung wie ein magnetischer Fluss in dem Transformatorkern aufgrund der Unterspannungswicklungen 75 bis 77 hat, sodass eine schnelle Sättigung des Transformatorkerns erreicht werden

kann und die Spannungsmessungen bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit nach

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Anlegen des Messstroms durchgeführt werden können. Auf der Grundlage der weiteren Messungen der Fig. 18 und 19 können weitere Gleichungen aufgestellt werden, in denen die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 bzw. die einzelnen Widerstände der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 als Unbekannte enthalten sind. Durch Lösen des Gleichungssystems können die einzelnen Widerstände der einzelnen Unterspannungswicklungen 75 bis 77 und/oder die einzelnen Widerstände der einzelnen Oberspannungswicklungen 71 bis 73 bestimmt werden. Dies kann ebenfalls automatisiert von der Steuervorrichtung 24 durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass Messungen der Fig. 17 bis 19 der Reihe nach automatisiert von der Steuervorrichtung 24 durchgeführt werden können, sodass keine aufwändige Umverkabelung bei der Bestimmung der Widerstandswerte der Wicklungen

des Dreiphasentransformators erforderlich ist.

Claims (16)

15 20 25 30 -36 OM-4234 AT PATENTANSPRÜCHE

1. Messvorrichtung zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators, umfassend:

- mindestens eine Gleichstromquelle (21A, 21B), wobei jede der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) ausgestaltet ist, einen jeweiligen Messstrom bereitzustellen,

- eine Koppelanordnung (22), welche mit der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) gekoppelt ist und mit Anschlüssen (81-84) mindestens einer Oberspannungswicklung (71-73) des Transformators (70) und Anschlüssen (91-94) mindestens einer Unterspannungswicklung (75-77) des Transformators (70) koppelbar ist, wobei die Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, gleichzeitig einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73) und einen Messstrom von einer Gleichstromquelle der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) durch die min-

destens eine Unterspannungswicklung (75-77) zu leiten.

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Koppelanordnung (22) eine steuerbare Koppelanordnung (22) ist, welche ausgestaltet ist, aufgrund einer Ansteuerinformation automatisch einen Messstrom von einer Gleichstromquelle (21A) der mindestens einen Gleichstromquelle (21A, 21B) in eine Serienschaltung aus der mindestens einen Oberspannungswicklung (71-73) und der mindestens einen Unterspan-

nungswicklung (75-77) zu leiten.

3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) umfasst:

- eine erste steuerbare Schaltanordnung (25), welche mit der Gleichstromquelle (21A) gekoppelt ist und mit den Anschlüssen (81-84) der mindestens einen Oberspannungswicklung (71-73) koppelbar ist,

- eine zweite steuerbare Schaltanordnung (26), welche mit der Gleichstromquelle (21A) gekoppelt ist und mit den Anschlüssen (91-94) der mindestens einen Unterspan-

nungswicklung (75-77) koppelbar ist, und

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- eine steuerbare Schaltvorrichtung (27), welche mit der ersten steuerbaren Schaltanordnung (25) und der zweiten steuerbaren Schaltanordnung (26) gekoppelt ist, wobei die steuerbare Schaltvorrichtung (27) ausgestaltet ist, aufgrund der Ansteuerinformation eine elektrische Verbindung zwischen der ersten steuerbaren Schaltan-

ordnung (25) und der zweiten steuerbaren Schaltanordnung (26) bereitzustellen.

4. Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, aufgrund der Ansteuerinformation automatisch den Messstrom in eine Serienschaltung

mittels der ersten steuerbaren Schaltanordnung (25) durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73),

mittels der steuerbaren Schaltvorrichtung (27) von der ersten steuerbaren Schaltanordnung (25) zu der zweiten steuerbaren Schaltanordnung (26), und

mittels der zweiten steuerbaren Schaltanordnung (26) durch die mindestens

eine Unterspannungswicklung (75-77) zu leiten.

5. Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Ansteuerinformation eine erste Ansteuerinformation ist und wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, aufgrund einer zweiten Ansteuerinformation automatisch den Messstrom mittels der ersten steuerbaren Schaltanordnung (25) nur durch die mindes-

tens eine Oberspannungswicklung (71-73) zu leiten.

6. Messvorrichtung nach Anspruch 5, wobei aufgrund der ersten Ansteuerinformation der Messstrom durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73) mit

der gleichen Polarität wie aufgrund der zweiten Ansteuerinformation geleitet wird.

7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, wobei die Ansteuerinformation eine erste Ansteuerinformation ist und wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, aufgrund einer dritten Ansteuerinformation automatisch den Messstrom mittels der zweiten steuerbaren Schaltanordnung (26) nur durch die mindestens

eine Unterspannungswicklung (75-77) zu leiten.

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8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, um aufgrund der ersten Ansteuerinformation den Messstrom durch die mindestens eine Unterspannungswicklung (75-77) mit der gleichen Polarität wie auf-

grund der dritten Ansteuerinformation zu leiten.

9. Messvorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die mindestens eine Gleichstromquelle (21A, 21B) eine erste Gleichstromquelle (21A) und eine zweite Gleichstromquelle (21B) umfasst,

wobei die Koppelanordnung (22) eine steuerbare Koppelanordnung (22) ist, welche ausgestaltet ist, aufgrund einer Ansteuerinformation automatisch einen Messstrom von der ersten Gleichstromquelle (21A) durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73) und gleichzeitig einen Messstrom von der zweiten Gleichstromquelle (21B) durch die mindestens eine Unterspannungswicklung (75-77) mit einer derartigen Polarität zu leiten, dass sich daraus resultierende magnetische Flüsse in einem

Transformatorkern des Transformators addieren.

10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, wobei die Messvorrichtung (20) ferner eine Steuervorrichtung (24) umfasst, welche die Ansteuerinformation für

die steuerbare Koppelanordnung (22) bestimmt.

11. Messvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (24) ferner ausgestaltet ist, eine Schaltgruppe des Transformators (70) zu bestimmen und die Ansteuerinformation für die steuerbare Koppelanordnung (22) in Abhängigkeit von der

Schaltgruppe zu bestimmen.

12. Messvorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (24) ausgestaltet ist, mehrere unterschiedliche Ansteuerinformationen zu bestimmen, welche zur Bestimmung von Widerständen unterschiedlicher Transformatorwicklungen des Transformators (70) verwenden werden, und die mehreren unterschiedlichen Ansteuerinformation zeitlich nacheinander der steuerbaren Koppelanordnung

(22) bereitzustellen.

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13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-12, wobei die Messvorrichtung (20) ferner eine Spannungsmessvorrichtung (28) umfasst, welche mit der steuerbaren Koppelanordnung (22) gekoppelt ist, wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, aufgrund der Ansteuerinformation der Spannungsmessvorrichtung (28) automatisch eine Spannung über der mindestens einen Unterspannungswicklung (75-

77) bereitzustellen.

14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-13, wobei die Messvorrichtung (20) ferner eine Spannungsmessvorrichtung (28) umfasst, welche mit der steuerbaren Koppelanordnung (22) gekoppelt ist, wobei die steuerbare Koppelanordnung (22) ausgestaltet ist, aufgrund der Ansteuerinformation der Spannungsmessvorrichtung (28) automatisch eine Spannung über der mindestens einen Oberspannungswicklung (71-

73) bereitzustellen.

15. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Widerstands einer Transformatorwicklung eines Transformators, wobei das Verfahren umfasst:

- Erzeugen (303) mindestens eines Messstroms,

- Koppeln (302) einer Koppelanordnung (22) mit Anschlüssen (81-84) mindestens einer Oberspannungswicklung (71-73) des Transformators (70) und Anschlüssen (91-94) mindestens einer Unterspannungswicklung (75-77) des Transformators (70), - gleichzeitiges Leiten (305) eines Messstroms des mindestens einen Messstroms durch die mindestens eine Oberspannungswicklung (71-73) und eines Messstroms des mindestens einen Messstroms durch die mindestens eine Unterspan-

nungswicklung (75-77) mittels der Koppelanordnung (22).

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren mittels einer Messvorrich-

tung (20) nach einem der Ansprüche 1-14 ausgeführt wird.