CN104737249A - 负载转换开关、有载分接开关和用于转换有载分接开关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于有载分接开关的负载转换开关，用于从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到预选的绕组抽头上，该负载转换开关具有至少一个无电阻的电流路径和至少一个电阻路径。测量装置测量在负载电流与可调式变压器的从预选的绕组抽头至电流导出装置的电压之间的相位角的实际值。通过调节器，该负载转换开关的路径接通的时间顺序根据相位角的被测量的实际值和预定的极限值能够这样可变地调节，使得在负载转换期间电压总是处于接通的绕组抽头与预选的绕组抽头之间的电压范围内。本发明还涉及一种具有这样的负载转换开关的有载分接开关以及一种用于将负载转换开关从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到预选的绕组抽头上的方法。

Description

负载转换开关、有载分接开关和用于转换有载分接开关的方法

技术领域

本发明涉及一种负载转换开关、一种具有按照本发明的负载转换开关的有载分接开关以及一种用于将有载分接开关的负载转换开关从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到可调式变压器的预选的绕组抽头上的方法。

背景技术

有载分接开关(英语为“on-load tap-changers”，简称OLTC)由现有技术已知。其用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行无中断地转换。有载分接开关具有负载转换开关和选择器，所述选择器包括精细选择器并且可能包括预选器。选择器用于无功地选择可调式变压器的需要转换到的相应的新的绕组抽头。负载转换开关用于从目前接通的绕组抽头相继地、快速地且无中断地转换到新的预选的要接通的绕组抽头上。

在负载转换期间，负载转换开关实施特别的切换顺序(切换过程)，其中，在各电阻路径中的不同开关、即所谓的电阻开关以及在无电阻路径(电流路径)中的开关以确定的时间顺序依次或重叠地被操纵。各开关在此用于直接地连接相应的绕组抽头与在下文中简称为电网的能量供应网络中的负载导出线或电流导出装置。各电阻触点用于借助一个或多个转换电阻进行短时接通。

负载转换开关在转换期间在电网中产生电压波动，也称为“闪烁(Flicker)”。在电能供应网络中的电压波动例如导致照明用具、例如白炽灯的发射亮度的变化。在超过确定的电平时，人对这样的亮度变化感到干扰。闪烁效应随着频率和电压变化的高度而增加。为了确保电网中的电压质量，存在针对最大闪烁的极限值(闪烁极限值)。

由于离散的能量供给器(例如光伏设备)的增加，将来需要也为局部能量供应网络中的变压器装备有载分接开关。在没有云的晴天中，较多的电流几乎恒定地馈送给电网。在没有阳光或几乎没有阳光的阴天时，相对较少的电流几乎恒定地馈送给电网。而在晴天与阴天以较短的时间间隔变换时，交替少和多地馈送电流。在这样的局部能量供应网络的变压器中，负载电流(负荷流)因此可以经常根据瞬时的馈送情况而变换，从而担心不希望地高的闪烁电平。

在目前已知的包括两个转换电阻(例如 )的有载分接开关中和在已知的包括一个转换电阻(例如)的有载分接开关中，在负载转换期间按照用于变压器的负荷流方向以及根据切换方向产生不希望地高的闪烁电平(参看下文的对图1至6的说明)。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种负载转换开关，其独立于负载电流的方向和切换方向(亦即电压级的接入或断开)而总是产生最小的闪烁电平。该任务通过按照权利要求1所述的负载转换开关解决。

此外本发明的任务是，提供一种有载分接开关，该有载分接开关独立于负载电流的方向和切换方向而总是产生最小的闪烁电平。该任务通过按照权利要求7所述的有载分接开关解决。

此外本发明的任务是，提供一种用于将有载分接开关的负载转换开关从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到可调式变压器的预选的绕组抽头上的方法，其中独立于负载电流的方向和切换方向而总是产生最小的闪烁电平。该任务通过按照权利要求8所述的用于有载分接开关的负载转换开关的转换的方法解决。

按照本发明的、用于从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到预选的绕组抽头上的、用于有载分接开关的负载转换开关具有：至少一个无电阻的路径(电流路径)、分别包括至少一个转换电阻的至少一个路径(电阻路径)和电流导出装置，该电流导出装置用于引导在可调式变压器和负载转换开关的电流导出装置之间流经的负载电流。通常在变压器运行时在需要转换的各绕组抽头之间存在分级电压。此外按照本发明设有测量装置和调节器，所述测量装置用于分别关于从预选的绕组抽头至电流导出装置(电流输出)的方向测量在负载电流与可调式变压器的电压之间的相位角的实际值。通过所述调节器，负载转换开关的各路径(电流和电阻路径)或切换线路的接通的时间顺序根据相位角的被测量的实际值和相位角的预定的极限值能够这样可变地调节，使得在负载转换期间可调式变压器的输出电压总是处于接通的绕组抽头和预选的绕组抽头之间的电压范围内。闪烁电平与电压变化的高度成比例。通过使用按照本发明的负载转换开关比在按照现有技术的分接开关中的负载转换开关产生较小的闪烁效应，在所述现有技术的分接开关中在负载转换期间可调式变压器的输出电压不总是处于接通的绕组抽头和预选的绕组抽头之间的电压范围内，由此产生较大的动态的电压变化。本发明的另一个优点是，通过电网中的较小的闪烁电平，较高的切换频率或较高的切换数量变为可能，而不会超过预定的闪烁极限值。

在本发明的一种实施形式中，通过所述调节器，电流路径和/或电阻路径的至少一个开关能够这样调节，使得在负载转换期间可调式变压器的输出电压总是处于接通的绕组抽头和预选的绕组抽头之间的电压范围内。

所述调节器可以例如电气式或机电式或磁式运行。尤其是，所述调节器可以是升降装置。所述调节器可以具有多个调节元件、例如第一组凸轮盘和第二组凸轮盘，通过所述多个调节元件，按照本发明能够可变地接通各路径或切换线路。对于本领域技术人员明显的是，代替第一和/或第二凸轮盘也可以使用其它的和/或另外的机构。尤其是，第二凸轮盘可以通过升降装置调节。

相位角的预定的极限值通常可以选择为90°。

为了可以按照已知的计算方法确定相位角，测量装置通常具有用于测量在有载分接开关中的电压和电流的测量元件。在第一实施形式中设置两个电压传感器和一个电流传感器。在此通过第一电压传感器可测量接通的绕组抽头与电流导出装置之间的电压。通过第二电压传感器可测量预选的绕组抽头与电流导出装置之间的电压。通过电流传感器可测量在电流导出装置中的电流。在第二实施形式中设置一个电压传感器和两个电流传感器。在此通过电压传感器可测量接通的绕组抽头与预选的绕组抽头之间的电压。通过第一电流传感器可测量从接通的绕组抽头至电流导出装置的电流。通过第二电流传感器可测量从预选的绕组抽头至电流导出装置的电流。

在负载转换开关的另一种实施形式中，各电阻路径刚好具有一个共同的转换电阻，和/或各电阻路径朝电流导出的方向在各电阻路径汇集之前分别具有一个转换电阻。因此在第二种情况中分别在不同的路径中设置一个转换电阻。对于本领域技术人员明显的是，在两种情况中对于每个路径而言相应的电阻也可以由多个串联的电阻构成。按照本发明的有载分接开关具有如上所述的至少一个按照本发明的负载转换开关以及用于选择可调式变压器的相应的绕组抽头的选择器。

按照本发明的用于将有载分接开关的负载转换开关从可调式变压器的接通的绕组抽头转换到可调式变压器的预选的绕组抽头上的方法具有多个如下说明的步骤。

首先分别关于绕组抽头至电流导出装置或导出线的方向预定在负载电流与可调式变压器的从预选的绕组抽头至导出线的电压之间的相位角的极限值。随后测量相位角的实际值。然后根据相位角的实际值是大于还是小于相位角的极限值的绝对值，选择在接通负载转换开关的电流路径和/或电阻路径时的预定的时间顺序。接通或调节按照本发明这样进行，使得在负载转换期间可调式变压器的输出电压总是处于如上所述的在接通的绕组抽头与预选的绕组抽头之间的电压范围内。为此各开关分别配合地打开和/或闭合。狭窄的电压范围再次有利地保证低的闪烁电平，如以上已经说明的那样。

按照所述方法的一种优选的实施形式，根据相位角的被测量的实际值的绝对值以不同的时间顺序接通各开关，如接着说明的那样。如果相位角的被测量的实际值在绝对值上小于相位角的预定的极限值(情况1)，则首先闭合接入侧上的电阻路径中的开关。随后才打开断开侧上的无电阻的电流路径的开关。而如果相位角的被测量的实际值在绝对值上大于相位角的预定的极限值(情况2)，则首先闭合接入侧上的无电阻的电流路径的开关。随后才打开断开侧上的电阻路径中的开关。

因此，根据负载电流的方向以及电压级是接通还是断开，可与情况相关地操控相应的路径或切换线路。因此同样设置对应的用于控制调节器的控制装置。调节器与测量装置耦合。根据测量装置的结果，通过由控制装置操控的调节器，负载转换开关的切换过程、也就是说开关的接通(打开或闭合)可从两个切换过程这样选择，使得总是可实现最小的闪烁电平。

近年来已知优选将真空开关管作为用于负载转换的开关元件使用。真空开关管有利地阻止油中的弧光形成并且借此阻止负载转换开关油的油污染，如例如在德国专利文献DE 195 10 809 C1和DE 40 11019 C1以及德国专利申请文件DE 42 31 353 A1和DE 10 2007 004530 A1中所述。然而如上说明的按照本发明的基本原理适合用于不同类型的有载分接开关，尤其是不仅适用于机械式的(例如油开关)，而且适用于包括真空开关管的有载分接开关。

附图说明

接着参考附图详细地说明本发明及其优点。在附图中示出：

图1a至1e按照现有技术的包括两个转换电阻的有载分接开关的切换过程，其中在变压器绕组中的负载电流和分级电压反相；

图1f用于按照图1a至1e的有载分接开关的可调式变压器的输出电压的电压级的图表；

图2a至2e按照图1a至1e的有载分接开关的切换过程，其中在变压器绕组中的负载电流和分级电压同相；

图2f用于按照图2a至2e的有载分接开关的可调式变压器的输出电压的电压级的图表；

图3至6用于按照现有技术的包括一个转换电阻的另一种有载分接开关的可调式变压器的输出电压的电压级的各自的切换过程或各自的图表，其中在变压器绕组中的负载电流和电压在图3和4中反相并且在图5和6中同相。

图7按照本发明的包括两个电压传感器和一个电流传感器的有载分接开关的一种实施形式，其中有载分接开关具有分离的负载转换开关和选择器；

图8按照本发明的包括一个电压传感器和两个电流传感器的有载分接开关的另一种实施形式；

图9按照图7的按照本发明的有载分接开关，其中电流路径的两个开关或两个电阻开关分别由与断路器串联的转换开关代替；

图10按照图8的按照本发明的有载分接开关，其中电流路径的两个开关或两个电阻开关分别由与断路器串联的转换开关代替；

图11至14用于按照图7至10的按照本发明的包括一个转换电阻的有载分接开关的实施形式的可调式变压器的输出电压的电压级的各自的切换过程或各自的图表；

图15a至15c用于按照本发明的包括组合式负载转换开关和选择器的有载分接开关的另一种实施形式的电路；以及

图16按照本发明的方法的示意流程图。

具体实施方式

在附图中对于本发明的相同的或相同作用的元件使用相同的附图标记。此外为了清晰起见只在各个附图中示出对于说明相应的附图所必需的附图标记。

图1a至1e示出用于按照现有技术的有载分接开关1的示意切换过程，其中在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St反相。顺序1a至1e实现绕组部分的接入(从n至n+1)并且通过箭头3的下箭头示出。顺序1e至1a实现绕组部分的切断(从n+1至n)并且通过箭头3的上箭头示出。

所示出的有载分接开关1具有选择器7和可五级切换的负载转换开关5。所示出的负载转换开关5具有各包括一个开关31、34的两个无电阻的切换线路或电流路径41、44以及各包括一个转换电阻R₁或R₂和一个开关32或33的两个切换线路或电阻路径42、43。

选择器7用于选择可调式变压器9的相应的绕组抽头n、n+1，所述可调式变压器同样只非常示意性地在图1a中示出。在按照图1a至1e示出的切换过程中，负载转换开关5通过在时间上相继地接通或操纵开关31、32、33、34而引起从按照图1a的首先接通的绕组抽头n转换到按照图1e的预选的绕组抽头n+1上。分级电压U_St在图1a-e中处于绕组抽头n和n+1之间。

根据按照图1a至1e的顺序，负载电流I_L从可调式变压器9流至电流导出装置11，从而在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St反相。尤其是，负载电流I_L按照图1a首先通过包括闭合的开关31的路径41流出，所述闭合的开关配置有绕组抽头n的电压、即接地电压U₀。因此接地电压U₀作为可调式变压器9的输出电压U存在。路径43和44中断，因为其开关33或34打开，从而在这里没有电流流经。路径42的开关32虽然闭合，然而在这里也没有电流或相对较少的电流流经，因为没有转换电阻的路径41的电阻小于包括转换电阻R₁的路径42的电阻并且电流优选从最小电阻的路径经过。

在图1b中，负载电流I_L通过路径42流出，因此通过转换电阻R₁和闭合的开关32流出，这是因为路径或切换线路41、43、44因打开的开关31、33、34而中断。在转换电阻R₁上的电压降引起可调式变压器9的输出电压U下降到接地电压U₀之下而总体上为U₀-I_L*R₁。

在图1c中，负载电流I_L通过电阻路径42和43并且因此通过转换电阻R₁和R₂流出。可调式变压器9的输出电压U提高到总体上为U₀-1/2I_L*R₁+1/2U_St，前提是电阻R₁和R₂一样大，否则产生出不同于1/2比1/2的比例。

随后按照图1d以如下方式打开开关32，即，负载电流I_L只通过电阻路径43并且因此通过转换电阻R₂流出。因此可调式变压器9的输出电压U此外提高到总体上为U₀+U_St-I_L*R₂。

最后按照图1e闭合开关34，从而负载电流I_L只通过电流路径44并且因此通过闭合的开关34流出。电阻路径43的开关33此外可以如在按照图1c的在先的电压级中那样保持闭合，然而没有电流或只有较少电流流过电阻路径43，因为没有转换电阻的电流路径44的电阻小于包括转换电阻R₂的电阻路径43的电阻并且电流优选从最小电阻的路径经过。可调式变压器9的输出电压U最后此外提高到总体上为U₀+U_St。现在从可调式变压器9的绕组抽头n到可调式变压器9的绕组抽头n+1上的转换结束，因为负载电流I_L现在从绕组抽头n+1通过电流路径44流至电流导出装置11。

图1f示出可调式变压器9的输出电压U的所有五个之前所述的电压级的图表，这些电压级按照图1a-e在从可调式变压器9的绕组抽头n转换到可调式变压器9的绕组抽头n+1上时调节，这时负载电流I_L从可调式变压器9流至电流导出装置11。在该情况中，在接入电压级时，在转换电阻R₁上的电压降首先引起输出电压U的下降(从图1a向图1b)，然后输出电压U通过电阻R₁或R₂上的电压降连续地提高(图1b至图1e)。由此对于输出电压U的电压波动产生电压范围A，该电压范围的宽度大于级电压U_St。这表示：所引起的闪烁电平在现有技术的有载分接开关1中过大并且因此不是优化的。

如通过箭头3的上箭头所示，在按照现有技术的有载分接开关1从绕组抽头n+1向n地负载转换中，切换顺序以相反的方向进行。此外为了阐明需要指出，一般总是变压器9的仅一个电压级参与负载转换，即在U₀和U₀+U_St之间的电压级。可调式变压器9的输出电压U的其它电压水平通过电阻R₁和R₂上的电压降产生。

图2e至2a示出用于现有技术的按照图1a至1e的有载分接开关1的切换过程，其中负载电流I_L现在以相反的方向从电流导出装置11流至绕组抽头n+1并且借此在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St同相。负载电流I_L关于电流导出装置11的流经方向的反转可以不仅通过使负载电流I_L反转而且可以通过由预选器(未示出)使调节绕组转向进行。附图标记9代表可调式变压器的一部分并且更确切地说代表调节绕组的两个抽头n、n+1。类似于图1，顺序2a至2e示出绕组部分从n到n+1的接入，顺序2e至2a示出绕组部分从n+1到n的断开。

相比于图1a-e，对于图2e-a通过依次接通或操纵开关31、32、33、34，产生局部不同的输出电压变化曲线(参看图2f)，如紧接着描述的那样。在此开关31、32、33、34在图2a-e中如在分别对应的图1a-e中那样闭合或打开。

在图2e中可调式变压器9的输出电压U完全类似图1e为U₀+U_St。在闭合或打开开关31、32、33、34之后，可调式变压器9的输出电压U在图2d中为U₀+U_St+I_L*R₂，在图2c中为U₀+1/2I_L*R₁+1/2U_St，在图2b中为U₀+I_L*R₁，并且在图2a中完全类似于图1a为U₀。图2f示出输出电压U的所有五个之前描述的电压级的图表，这些电压级按照图2e-a调节，这时负载电流I_L从电流导出装置11流至可调式变压器9。开关34的打开首先引起转换电阻R₂上的电压降并且因此首先引起可调式变压器9的输出电压U的升高(从图2e向图2d)。此后输出电压U通过进一步对应地接通或操纵开关31、32、33而连续地减小(图2d至图2a)。如在图1f中一样，在图2f中，输出电压U的电压波动的电压范围A也宽于绕组抽头n、n+1之间的分级电压U_St。因此所引起的闪烁电平在按照图1a至图2f的现有技术的有载分接开关1中独立于负载电流I_L的方向不是优化的。

图3a至6f示出用于按照现有技术的包括仅一个转换电阻R的另一种有载分接开关1的可调式变压器9的输出电压U的切换过程和变化过程。在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St在图3和图4中反相并且在图5和图6中同相。图3和图5示出绕组部分从n到n+1的接入并且图4和图6示出绕组部分从n+1到n的断开。

所示出的有载分接开关1具有选择器7和负载转换开关5，所述负载转换开关的负载转换以五个步骤进行。负载转换开关5具有包括各一个开关31、34的两个无电阻的切换线路或电流路径41、44以及包括一个共同的转换电阻R和各一个分离的开关32或33的两个切换线路或电阻路径42、43。

有载分接开关1还具有如下装置(未示出)，该装置保证独立于从绕组抽头n到绕组抽头n+1的或从绕组抽头n+1到绕组抽头n的切换方向，在图3至图6中无电阻的路径41或44中的开关31或34总是在并联的电阻路径42或43中的开关32或32之前打开和闭合。由此产生输出电压U的不同变化过程的四种情况A至D，如下文所述。

图3a至3e(情况A)示出所述另一种有载分接开关1的切换过程，其中负载电流I_L朝负载导出线11的方向流经，从而在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St反相。这里从绕组抽头n切换到n+1。通过依次接通或操纵开关31、32、33、34，作为可调式变压器9的输出电压U总体上产生在图3a中的U₀、在图3b中的U₀–I_L*R、在图3c-e中的U₀+U_St，该输出电压也在按照图3f的图表中示出。在负载电流I_L朝负载导出线11的方向的情况下，通过打开开关31(图3a向图3b)因负载电流I_L在转换电阻R上的电压降而使输出电压U暂时下降到U₀-I_L*R。由此造成负载转换期间的电压范围A，其宽度大于分级电压U_St，从而所引起的闪烁电平不是优化的。

图4e至4a(情况B)示出按照图3a-e的另一种有载分接开关1的切换过程，其中负载电流I_L同样朝负载导出线11的方向流经，因此在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St反相，然而这里从绕组抽头n+1到n断开。通过依次接通或操纵开关31、32、33、34，作为输出电压U在电流导出装置11上总体上产生在图4e中的U₀+U_St、在图4d中的U₀+U_St-I_L*R、在图4c-a中的U₀，该输出电压也在按照图4f的图表中示出。在负载转换期间的输出电压U的电压波动的电压范围A等于分级电压U_St，从而所引起的闪烁电平在该情况中是优化的。

图5a至5e(情况C)示出按照图3a至3e的另一种有载分接开关1的切换过程，其中负载电流I_L以背离负载导出线11的相反方向流经，从而在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St同相。这里从绕组抽头n接通到n+1。通过依次操纵开关31、32、33、34，作为输出电压U总体上产生在图5a中的U₀、在图5b中的U₀+I_L*R、在图5c-e中的U₀+U_St，该输出电压也在按照图5f的图表中示出。在该情况中在负载转换期间的输出电压U的电压波动的电压范围A同样等于分级电压U_St，从而所引起的闪烁电平如在图4e-a中那样是优化的。

图6e至6a(情况D)示出按照图3a至3e的另一种有载分接开关1的切换过程，其中负载电流I_L沿背离负载导出线11的相反方向流经，因此在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St同相，并且这里从绕组抽头n+1断开到n。通过依次接通或操纵开关31、32、33、34，作为可调式变压器9的输出电压U总体上产生在图6e中的U₀+U_St、在图6d中的U₀+U_St+I_L*R、在图6c-e中的U₀，该输出电压也在按照图6f的图表中示出。通过将在图6d中的开关31向图6c操纵(闭合)，引起通过转换电阻R的回路电流Ic并且由此引起输出电压U暂时强烈地从U₀+U_St+I_L*R下降至U₀。由此在负载转换期间对于输出电压U的电压波动造成电压范围A，其宽度大于分级电压U_St，从而所引起的闪烁电平不是优化的。

图7示出按照本发明的有载分接开关1的实施形式，其具有分离的负载转换开关5和选择器7。按照本发明，负载转换开关5除了已在先前详细描述的常规元件(路径41、42、43、44，电流导出装置11，开关31、32、33、34)之外还具有测量装置，用于测量在负载电流I_L与可调式变压器9的从预选的绕组抽头至可调式变压器9的导出线11的电压之间的相位角的实际值。在按照图7示出的实施形式中，测量装置具有两个电压传感器131、132和一个电流传感器15。通过第一电压传感器131可测量绕组抽头n和电流导出装置11之间的电压。通过第二电压传感器132可测量绕组抽头n+1和电流导出装置11之间的电压。通过电流传感器15可测量电流导出装置11中的电流。

如果负载电流I_L例如通过抽头n流出，则在负载电流I_L与可调式变压器9的从预选的绕组抽头至导出线11的电压之间的相位角的实际值可以如已知的那样通过由第二电压传感器132测量的电压和由电流传感器15测量的电流确定。而如果负载电流I_L通过抽头n+1流出，则相位角的实际值可以如已知的那样通过由第一电压传感器131测量的电压和由电流传感器15测量的电流确定。

在从绕组抽头n转换到绕组抽头n+1上之前，第一电压传感器131因为其通过闭合的开关31短接而不测量电压，并且第二电压传感器132测量分级电压U_St。

按照本发明的负载转换开关5附加地具有调节器(未示出)，通过所述调节器，路径41、42、43、44或其开关31、32、33、34根据相位角的被测量的实际值和相位角的预定的极限值能够这样可变地调节或接通，使得在负载转换的所有步骤期间，变压器9的输出电压U总是处于电压范围A内。在此所述电压范围通过接地电压U₀和接地电压U₀与分级电压U_St之和限定。

图8示出按照本发明的有载分接开关1的按照本发明的负载转换开关5的另一种实施形式，其中设有包括一个电压传感器13和两个电流传感器151、152的另一种测量装置。通过电压传感器13可测量接通的绕组抽头n和预选的绕组抽头n+1之间的分级电压U_St。通过第一电流传感器151可测量从接通的绕组抽头n至电流导出装置11的电流。通过第二电流传感器152可测量从预选的绕组抽头n+1至电流导出装置11的电流。

如果负载电流I_L通过抽头n流出，则在负载电流I_L与可调式变压器9的从预选的绕组抽头至电流导出线11的电压U之间的相位角的实际值可以如已知的那样通过由电压传感器13测量的电压和由第一电流传感器151测量的电流确定。而如果负载电流I_L通过抽头n+1流出，则相位角的实际值可以如已知的那样通过由电压传感器13测量的电压和由第二电流传感器152测量的电流确定。

在从绕组抽头n转换到绕组抽头n+1上之前，第一电流传感器151测量负载电流I_L并且第二电流传感器152不测量电流。在转换之后，第一电流传感器151不测量电流并且第二电流传感器152测量负载电流I_L。

除了传感器13、151、152之外，负载转换开关5的构造和工作原理与在图7中一样。

图9示出包括按照图7的本发明的负载转换开关5的按照本发明的有载分接开关1，其中在电流路径41或44中的两个开关31或34以及在电阻路径42或43中的两个开关32、33由分别与断路器37或38串联的转换开关35或36代替。转换开关35在路径41和44之间进行转换。转换开关36在路径42和43之间进行转换。电阻路径42、43具有一个共同的转换电阻R。在此这样接通(亦即打开或闭合)路径41至44的开关35-38，使得可调式变压器9的输出电压U为接地电压U₀。

图10示出按照图8的本发明的包括另一种测量装置的负载转换开关5的按照本发明的有载分接开关1。在其它方面转换开关35、36和断路器37、38与在图9中一样地设置。图10示出测量装置13、151、152怎样如在该利用转换开关和断路器的切换方式中那样进行设置。

通过从接通的绕组抽头n到预选的绕组抽头n+1上(或相反)的整个转换过程，按照图11-14产生另外的并且更确切地说是相比于图3-6波动减少的切换过程，如在后文中详细说明的那样。

图11至图14示出用于按照图7至10的本发明的包括转换电阻R的有载分接开关1的实施形式的输出电压U的电压级的各自的切换过程或各自的图表，如接着说明的那样。在变压器绕组中的负载电流I_L和分级电压U_St在图11和12中反相并且在图13和14同相。图11和13示出绕组部分的接入(从n到n+1上)并且图12和14示出绕组部分的断开(从n+1到n)。

在图11a至11e中，路径41至44对于如下情况进行切换，即，相位角的被测量的实际值小于相位角的预定的极限值的绝对值(情况1)。

相比于图3a-e，切换过程是不同的，即从而产生最小的波动，因此输出电压U不离开绕组抽头n、n+1之间的电压范围A(参看图11f)。为此这样接通开关31至34，使得输出电压U在图11a-c中为U₀、在图11d中为U₀+U_St-I_L*R并且在图11e中为U₀+U_St。图11f示出用于按照图11a-e的本发明的有载分接开关1的输出电压U的电压级的图表。

对于本发明普遍适用的是，当可调式变压器9的从预选的绕组抽头至电流导出线11的被测量的电压的相位与被测量的电流(负载电流I_L)的相位一致，或相位角的被测量的实际值在绝对值上小于相位角的预定的极限值时，则切换过程选择为使得首先闭合在接入侧上的包括转换电阻R的电阻路径中的开关。因此在按照图11的实施形式和条件中，在绕组抽头n+1中的电阻路径43的开关33首先闭合(尤其是参看从图11b向图11c的切换过程中的变化)。随后才常规地打开在断开侧上的无电阻的电流路径的开关。因此在按照图11的实施形式和条件中之后才打开绕组抽头n中的电流路径41的开关31(尤其是参看从图11c向图11d的切换过程中的变化)。

尤其是，图3a和图11a的电路是相同的。同样，图3e和图11e的电路是相同的。然而，图3b和图11b的电路是不同的。同样，图3c和图11c的电路以及图3d和图11d的电路是不同的。所述不同基于在操纵开关时的不同顺序，如以上已经说明的那样。

在图12e至12a中，路径41至44对于如下情况进行切换，即，相位角的被测量的实际值大于相位角的预定的极限值的绝对值(情况2)。

相比于图4e-a切换过程是相同的，因为已经在图4e-a中产生最小的闪烁，因此输出电压U总是处于绕组抽头n、n+1之间的电压范围A内(参看图12f)，相比于现有技术也在按照本发明的负载转换开关5或有载分接开关1中不需要开关31-34和路径41-44的其它切换过程和其它布置结构。

此外普遍适用于本发明的是，当被测量的输出分级电压U的相位与被测量的电流的相位不一致或相位角的被测量的实际值在绝对值上大于相位角的预定的极限值时，则切换过程应选择为使得首先闭合在接入侧上的无电阻的电流路径中的开关。因此在按照图12的实施形式和条件中首先闭合在绕组抽头n中的电流路径41的开关31(尤其是参看从图12d向图12c的切换过程中的变化)。随后才常规地打开在断开侧上的包括转换电阻R的电阻路径中的开关。因此在按照图12的实施形式和所述条件中，之后才打开在绕组抽头n+1中的电阻路径43的开关33(尤其是参看从图12c向图12b的切换过程中的变化)。

在图13a至13e中路径41至44对于如下情况进行切换，即，相位角的被测量的实际值大于相位角的预定的极限值的绝对值(情况2)。

相比于图5a-e切换过程是相同的，因为已经在图5a-e中产生最小的闪烁，因此输出电压U总是处于绕组抽头n、n+1之间的电压范围A内(参看图13f)，相比于现有技术也在按照本发明的负载转换开关5或有载分接开关1中不需要其它切换过程。

完全类似于图12也在图13中对于本发明普遍适用的是，当被测量的输出分级电压U的相位与被测量的电流的相位不一致或相位角的被测量的实际值在绝对值上大于相位角的预定的极限值时，则切换过程可选择为使得首先闭合在接入侧上的无电阻的电流路径中的开关。因此在按照图13的实施形式和条件时首先闭合在绕组抽头n+1中的电流路径44的开关34(尤其是参看图13b向图13c的切换过程中的变化)。随后才常规地打开在断开侧上的包括转换电阻R的电阻路径中的开关。因此在按照图13的实施形式和条件中，之后才打开在绕组抽头n中的电阻路径42的开关32(尤其是参看图13c向图13d的切换过程中的变化)。

在图14e至14a中路径41至44对于如下情况进行切换，即，相位角的被测量的实际值小于相位角的预定的极限值的绝对值(情况1)。

相比于图6a-e切换过程不同，即使得产生最小的闪烁，因此输出电压U总是处于绕组抽头n、n+1之间的电压范围A内(参看图14f)。为此开关31至34这样切换，使得输出电压U在图14e-c中为U₀+U_St、在图14b中为U₀+I_L*R并且在图14a中为U₀。图14f示出用于按照图14e-a的本发明的有载分接开关的输出电压U的电压级的图表。

完全类似于图11，在图14中也对于本发明普遍适用的是，当被测量的分级电压U_St的相位与被测量的电流的相位一致或相位角的被测量的实际值在绝对值上小于相位角的预定的极限值时，则切换过程可选择为使得首先闭合接入侧上的电阻路径中的开关。因此在按照图14的实施形式和条件中，首先闭合在绕组抽头n中的电阻路径42中的开关32(尤其是参看图14d向图14c的切换过程中的变化)。随后才常规地打开在断开侧上的无电阻的电流路径的开关。因此在按照图14的实施形式和条件中，之后才打开在绕组抽头n+1中的电流路径44的开关34(尤其是参看图14c向图14b的切换过程中的变化)。

图15a至15c示出用于按照本发明的分别包括组合式负载转换开关5和选择器7的有载分接开关1的另一种实施形式的电路。在此选择器7具有负载转换开关5的路径411、421朝绕组抽头n、n+1方向的端部。在这里示出的实施形式中，调节器2具有按照现有技术已知的双转换开关，如例如由DE102007023124B3已知的双转换开关。然而该布置结构是示例性的并且也可设想其它布置结构，从而输出电压U产生绝对值U₀并且尤其是输出电压U总是处于绕组抽头n、n+1之间的电压范围A内，以便保持闪烁最小。

如在图7中已经说明的那样，利用测量装置131、132、15测量负载电流I_L和可调式变压器9的从预选的绕组抽头至导出线11的电压之间的相位角。根据被测量的相位角，对于电路而言按照本发明使用按照图15a或图15c的最终位置。如果被测量的实际值在绝对值上小于极限值则使用按照图15a的调节器2的第一最终位置或转换到其上。否则转换到按照图15c的调节器2的第二最终位置上。在此，图15b构成相应的转换期间的中间位置，在所述中间位置中所有路径短接并且负载电流I_L通过路径415流至负载导出线11。

在按照图15a的最终位置中，在绕组抽头n向n+1的切换中首先闭合接入侧上的电阻路径424、425中的开关38。随后才打开断开侧上的无电阻的电流路径414、415中的开关37(情况1)。在从绕组抽头n+1切换到n上时则反之(情况2)。

在按照图15c的最终位置中正好与图15a相反地表现。备选地，作为测量装置也可以使用在图8中所述的传感器13、151、152。还要提到，仅出于直观的原因，测量装置131、132、15只在图15a中示出，而不在图15b-c中示出。

根据被测量的实际值和极限值的比较，按照本发明对调节器2操纵的目的在于，类似于在图7-14中也在按照图15a-c的有载分接开关1或负载转换开关5的实施形式中，输出电压U总是处于抽头n、n+1之间的电压范围A内，因此闪烁电平最小。如在图1至14中那样，输出电压U在切换开始时不仅可以是U₀而且可以是U₀+U_St。

图16示出按照本发明的用于将有载分接开关1的负载转换开关5从可调式变压器9的接通的绕组抽头n转换到可调式变压器9的预选的绕组抽头n+1上的方法的示意流程图。预定在负载电流I_L和从预选的绕组抽头至电流导出线11的电压U之间的相位角的极限值以通常规则的时间间隔、尤其是在负载转换开关5的每次转换(步骤S1)之前，按照步骤S2测量相位角的实际值如果相位角的被测量的实际值在绝对值上小于相位角的预定的极限值(步骤S3，处于位置1的调节器2)，则首先闭合接入侧上的电阻路径中的开关。随后才打开断开侧上的无电阻的电流路径的开关。而如果相位角的被测量的实际值在绝对值上大于相位角的预定的极限值(步骤S4，处于位置2的调节器2)，则首先闭合接入侧上的无电阻的电流路径的开关。随后才打开断开侧上的电阻路径中的开关。在实施调节之后实施负载转换(步骤S5)。

参考优选实施形式对本发明进行了说明。然而对于每个本领域技术人员而言显然可以进行变型和改变，而在此不会背离所附权利要求的保护范围。这样例如代替通过旋转也可以通过滑动或通过另一种运动形式对调节器2进行调节，并且所述发明原理独立于有载分接开关1的电压级的数量起作用。先前讨论的实施例仅用于说明要求保护的教导，然而不将其限制于所述实施例。

附图标记列表

1              有载分接开关

2              调节器

3、4           切换顺序

5              负载转换开关

7              (精细)选择器

9              可调式变压器

11             电流导出装置或负载导出线

13、131、132   电压传感器

15、151、152   电流传感器

21             第一调节元件(凸轮盘)

22             第二调节元件(凸轮盘)

31-38          开关

41-44、411-425 路径

ω             旋转运动

n、n+1         绕组抽头

A              电压范围

R、R₁、R₂      转换电阻

I_C             回路电流

I_L             负载电流

U_St            分级电压

U              可调式变压器的输出电压

Claims (9)

1.一种用于有载分接开关(1)的负载转换开关(5)，用于从可调式变压器(9)的接通的绕组抽头(n)转换到预选的绕组抽头(n+1)上，该负载转换开关具有：

至少一个无电阻的电流路径(41、44、411、412、413、414、415)；

分别包括至少一个转换电阻(R、R₁、R₂)的至少一个电阻路径(42、43、421、422、423、424、425)；以及

用于引导在可调式变压器(9)和电流导出装置(11)之间流经的负载电流(I_L)的电流导出装置(11)，

其中，在各绕组抽头(n、n+1)之间存在分级电压(U_St)，

其特征在于，该负载转换开关具有：

测量装置(13、131、132、15、151、152)，用于测量在负载电流(I_L)与可调式变压器(9)的从预选的绕组抽头(n+1)至电流导出装置(11)的电压(U)之间的相位角的实际值以及

调节器(2)，通过所述调节器，该负载转换开关(5)的各路径(41、42、43、44、411、412、413、414、415、421、422、423、424、425)的接通的时间顺序根据相位角的被测量的实际值和相位角的预定的极限值能够这样可变地调节，使得在负载转换期间所述电压(U)总是处于接通的绕组抽头(n)和预选的绕组抽头(n+1)之间的电压范围(A)内。

2.按照权利要求1所述的负载转换开关(5)，其特征在于，通过调节器(2)能够接通各路径(41、42、43、44、411、412、413、414、415、421、422、423、424、425)的至少一个开关(31、32、33、34、35、36、37、38)。

3.按照上述权利要求之任一项所述的负载转换开关(5)，其特征在于，相位角的预定的极限值为90°。

4.按照上述权利要求之任一项所述的负载转换开关(5)，其特征在于，所述测量装置具有两个电压传感器(131、132)和一个电流传感器(15)，其中通过第一电压传感器(131)能够测量接通的绕组抽头(n)和电流导出装置(11)之间的电压，通过第二电压传感器(132)能够测量预选的绕组抽头(n+1)和电流导出装置(11)之间的电压，并且通过电流传感器(15)能够测量电流导出装置(11)中的电流。

5.按照权利要求1至3之任一项所述的负载转换开关(5)，其特征在于，所述测量装置具有一个电压传感器(13)和两个电流传感器(151、152)，其中通过电压传感器(13)能够测量接通的绕组抽头(n)和预选的绕组抽头(n+1)之间的电压，通过第一电流传感器(151)能够测量从接通的绕组抽头(n)至电流导出装置(11)的电流，并且通过第二电流传感器(152)能够测量从预选的绕组抽头(n+1)至电流导出装置(11)的电流。

6.按照上述权利要求之任一项所述的负载转换开关(5)，其特征在于，各电阻路径(42、43)具有正好一个共同的转换电阻(R)，和/或各电阻路径(42、43)朝电流导出装置(11)的方向在各电阻路径(42、43)汇集之前分别具有一个转换电阻。

7.一种有载分接开关(1)，具有至少一个按照上述权利要求之任一项所述的负载转换开关(5)和用于选择可调式变压器(9)的相应的绕组抽头(n、n+1)的选择器(7)。

8.一种用于将有载分接开关(1)的负载转换开关(5)从可调式变压器(9)的接通的绕组抽头(n)转换到可调式变压器(9)的预选的绕组抽头(n+1)上的方法，

其特征在于如下步骤：

预定(S1)在负载电流(I_L)与从预选的绕组抽头(n+1)至电流导出装置(11)的电压(U)之间的相位角的极限值其中所述负载电流在可调式变压器(9)和负载转换开关(5)的电流导出装置(11)之间流经；

测量(S2)相位角的实际值以及

根据相位角的实际值是大于还是小于相位角的极限值的绝对值，以预定的时间顺序这样接通(S3)各路径(41、42、43、44、411、412、413、414、415、421、422、423、424、425)的至少两个开关(31、32、33、34、35、36、37、38)，使得在负载转换期间可调式变压器(9)的电压(U)总是处于接通的绕组抽头(n)和预选的绕组抽头(n+1)之间的电压范围(A)内。

9.按照权利要求8所述的方法，包括如下步骤：

如果相位角的被测量的实际值在绝对值上小于相位角的预定的极限值

则首先闭合在接入侧上的电阻路径(43、42、424、425)的开关(33、32、38)，并且

随后打开在切断侧上的无电阻的电流路径(41、44、414、415)的开关(31、34、37)；并且

如果相位角的被测量的实际值在绝对值上大于相位角的预定的极限值

则首先闭合接入侧上的无电阻的电流路径(41、44、414、415)的开关(31、34、37)，并且

随后打开切断侧上的电阻路径(43、42、424、425)的开关(33、32、38)。