DE102022117254A1

DE102022117254A1 - Verfahren, Messvorrichtung sowie System

Info

Publication number: DE102022117254A1
Application number: DE102022117254.6A
Authority: DE
Inventors: Tilmann Wippenbeck
Original assignee: Westnetz GmbH
Current assignee: Westnetz GmbH
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Informationen über einen Transformator (100), eine Messvorrichtung (200) zumindest zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort eines Transformators (100) sowie ein System (400) mit einer Messvorrichtung (200) und mit einem Transformator (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Messvorrichtung und ein System.
Stromnetze zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie umfassen elektrische Leitungen wie bspw. Freileitungen und Erdkabel sowie dazugehörige Vorrichtungen wie bspw. Schalt- und Umspannwerke, insbesondere Leistungstransformatoren. Ferner werden Stromnetze modelliert und simuliert, um unerwünschte Zustände, bspw. während des Betriebs, zu erkennen und geeignete Maßnahmen einleiten zu können.
Zur Modellierung eines Leistungstransformators eines Stromnetzes werden bspw. Transformatorhandbücher oder Datenblätter herangezogen. Diese liefern jedoch nur begrenzte und ungenaue Aussagen über physikalische Eigenschaften eines Leistungstransformators, insbesondere über physikalische Eigenschaften eines Kerns eines Leistungstransformators, eines Stromnetzes. Ferner können mit Daten aus Transformatorhandbüchern oder Datenblättern Veränderungen eines Leistungstransformators über die Zeit meistens nicht berücksichtigt werden. Mittels einer Hystereskurve eines Leistungstransformators kann bspw. auf einen Schaden des Leistungstransformators geschlossen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bzw. eine Messvorrichtung bzw. ein System bereitzustellen, mittels welchem bzw. mittels welcher Informationen über einen Transformator, insbesondere Informationen über ein magnetisches Hystereseverhalten eines Transformators, besonders einfach ermittelt werden können und/oder welche besonders betriebsnah bzw. realitätsnah sind. Ferner ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bzw. eine Messvorrichtung bzw. ein System bereitzustellen, mittels welchem bzw. mittels welcher Informationen über einen Transformator, bei welchem die Dreieckschaltung von (Eingangs-)Spulen des Transformators aufwandsbelastet zugänglich und/oder aufwandsbelastet auftrennbar ist, besonders einfach ermittelt werden können und/oder welche besonders betriebsnah bzw. realitätsnah sind.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder dem System und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln von Informationen über einen Transformator. Der Transformator umfasst einen Magnetabschnitt mit einem Magnetkern zum Führen und Bündeln eines magnetischen Flusses des Transformators. Ferner umfasst der Transformator einen ersten Spulenabschnitt mit drei Eingangsspulen, wobei die drei Eingangsspulen in Dreieck geschaltet sind, und wobei die drei Eingangsspulen an dem Magnetkern angeordnet sind. Ferner umfasst der Transformator einen Kontaktierungsabschnitt mit drei Kontaktierungselementen, wobei jeweils ein Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente mit jeweils einem Eckpunkt der drei in Dreieck geschalteten Eingangsspulen elektrisch verbunden ist. Ferner umfasst der Transformator einen zweiten Spulenabschnitt für ein Übertragen von Energie zwischen dem ersten Spulenabschnitt und dem zweiten Spulenabschnitt. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Anlegen zumindest eines Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit von drei Kombinationsmöglichkeiten derart, dass zwei Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule der drei Eingangsspulen elektrisch kurzgeschlossen ist, wobei insbesondere das zumindest eine Ermittlungssignal eine sich wechselnde Polarität aufweist. Insbesondere kann das Anlegen des zumindest einen Ermittlungssignals mittels einer Signalquelleneinheit einer Messvorrichtung erfolgen. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Erfassen zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators (als Reaktion) auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal zumindest für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit der drei Kombinationsmöglichkeiten. Insbesondere kann das Erfassen der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators mittels einer Erfassungseinheit einer Messvorrichtung erfolgen. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Ermitteln von Informationen über den Transformator basierend wenigstens auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort. Insbesondere kann das Ermitteln von Informationen über den Transformator mittels einer Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung erfolgen.
Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte können, sofern technisch sinnvoll, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
Insbesondere ist der Transformator ein Drehstromtransformator, insbesondere ein Drehstromtransformator der Schaltgruppe Dy(n) oder Dz(n). Der Drehstromtransformator kann auch als Dreiphasentransformator verstanden werden. Bspw. kann der Transformator ein Transformator zum Umwandeln einer Mittelspannung auf eine Niederspannung sein, wobei die Mittelspannungsseite des Transformators die drei in Dreieck geschalteten Eingangsspulen aufweist.
Der Magnetkern kann auch als Eisenkern verstanden werden. Insbesondere umfasst der Magnetkern des Magnetabschnitts drei Magnetschenkel, wobei jeweils eine der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts auf einen Magnetschenkel der drei Magnetschenkel angeordnet ist. Die Drei Eingangsspulen können auch als Eingangswicklungen verstanden werden.
Insbesondere weist der zweite Spulenabschnitt des Transformators drei Ausgangsspulen auf, wobei die drei Ausgangsspulen in Dreieck oder in Stern oder im Zickzack geschaltet sind. Ferner sind insbesondere auch die drei Ausgangsspulen an dem Magnetkern angeordnet.
Mit dem Ausdruck „wobei die drei Eingangsspulen in Dreieck geschaltet sind‟ soll ausgedrückt werden, dass die drei Eingangsspule gemäß einer Dreiecksschaltung verschaltet sind. Insbesondere weisen die drei in Dreieck geschalteten Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts (genau) drei Eckpunkte auf, wobei insbesondere jeder der drei Eckpunkte mit genau einem (unterschiedlichen) Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts (direkt) verbunden ist.
Insbesondere sind die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts jeweils von außen zugänglich und/oder dienen dem (elektrischen) Anschließen des Transformators. Bspw. können die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts jeweils eine von außen zugängliche Klemme sein. Der Ausdruck „von außen zugänglich“ kann auch als von außerhalb des Transformators zugänglich verstanden werden.
Das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal kann zumindest zeitweise eine sich wechselnde Polarität aufweisen. Bspw. kann das zumindest eine Ermittlungssignal mit wechselnder Polarität ein Wechselstrom, insbesondere ein gepulster Gleichstrom, sein. Insbesondere wird ein derartiger Wechselstrom als Ermittlungssignal angelegt, sodass der Magnetkern des Magnetabschnitts für beide Polaritäten jeweils in Sättigung tritt, wobei vorzugsweise erst nach der Sättigung ein Polaritätswechsel stattfindet. Als Reaktion des Transformators auf den Wechselstrom als angelegtes Ermittlungssignal kann eine Spannung, welche über zwei parallel geschalteten Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts abfällt, als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort erfasst werden. Insbesondere kann das Erfassen der Spannung, welche über zwei parallel geschaltete Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts abfällt, mittels eines Voltmeters erfolgen. Der Wechselstrom (bzw. die Wechselstromstärke) als angelegtes Ermittlungssignal bzw. eingeprägtes Ermittlungssignal kann mittels eines Amperemeters erfasst werden. Vorteilhafterweise ist die erfasste Stromstärke des Wechselstroms (als das zumindest eine Ermittlungssignal) ein Maß für die magnetische Feldstärke des Transformators, insbesondere ein Maß für die magnetische Feldstärke der zwei parallel geschalteten Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts. Vorteilhafterweise ist ein Zeitintegral über die erfasste Spannung (als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort) ein Maß für die magnetische Flussdichte des Transformators. Es ist ferner zusätzlich denkbar, dass vorab zur Integration über die erfasste Spannung die (eingeprägte bzw. angelegte) Stromstärke bzw. der Strom mit bekannten bzw. ermittelten Kennwerten, bspw. R_streu und/oder X_streu der Streuinduktivität verrechnet und insbesondere in Abzug gebracht wird. R_streu kann als Streuwiderstand verstanden werden und/oder X_streu kann als Streublindwiderstand einer Streuinduktivität verstanden werden. Damit kann eine _„Kernspannung“ der Hauptinduktivität, bspw. in einem bzw. für ein Transformator-Ersatzschaltbild, ermittelt werden, vorzugsweise näherungsweise ermittelt werden. Insbesondere kann die Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung dazu ausgebildet sein, die erfasste Spannung über die Zeit zu integrieren. Die Erfassungseinheit der Messvorrichtung kann das Voltmeter und/oder das Amperemeter aufweisen.
Es ist auch denkbar, dass das zumindest eine Ermittlungssignal mit wechselnder Polarität eine Wechselspannung, insbesondere eine gepulste Wechselspannung, ist. Als Reaktion des Transformators auf die Wechselspannung als angelegtes Ermittlungssignal kann ein Strom, welcher durch zwei parallel geschaltete Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts fließt, als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort erfasst werden. Insbesondere kann das Erfassen des Stromes, welcher über zwei parallel geschaltete Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts fließt, mittels eines Amperemeters erfolgen. Die Wechselspannung als angelegtes Ermittlungssignal kann mittels eines Voltmeters erfasst werden. Vorteilhafterweise ist ein Zeitintegral über die erfasste Wechselspannung (als das zumindest eine Ermittlungssignal) ein Maß für die magnetische Flussdichte des Transformators. Es ist ferner zusätzlich denkbar, dass vorab zur Integration über die eingeprägte bzw. angelegte Spannung der erfasste Strom (als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort) mit bekannten bzw. ermittelten Kennwerten, bspw. R_streu und/oder X_streu der Streuinduktivität, verrechnet und insbesondere in Abzug gebracht wird. Damit kann eine _„Kernspannung“ der Hauptinduktivität bspw. in einem bzw. für ein Transformator-Ersatzschaltbild näherungsweise ermittelt werden. Vorteilhafterweise ist der erfasste Strom (als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort) ein Maß für die magnetische Feldstärke des Transformators, insbesondere ein Maß für die magnetische Feldstärke der zwei parallel geschalteten Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts. Die Erfassungseinheit der Messvorrichtung kann das Amperemeter und/oder das Voltmeter aufweisen.
Insbesondere kann ein magnetisches Hystereseverhalten als eine Information über den Transformator basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort ermittelt werden. Insbesondere kann eine Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung dazu ausgebildet sein, ein magnetisches Hystereseverhalten als eine Information über den Transformator basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort zu ermitteln. Insbesondere kann das magnetische Hystereseverhalten durch zumindest eine magnetische Hysterese-Kennlinie wiedergegeben werden.
Die magnetische Hysterese-Kennlinie kann basierend auf einer erfassten Stromstärke des Wechselstroms als das zumindest eine Ermittlungssignal (Maß für die magnetische Feldstärke des Transformators) und einem Zeitintegral über eine erfasste Spannung als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort (Maß für die magnetische Flussdichte des Transformators) ermittelt werden. Es ist ferner zusätzlich denkbar, dass vorab zur Integration über die erfasste Spannung die (eingeprägte bzw. angelegte) Stromstärke bzw. der Strom mit bekannten bzw. ermittelten Kennwerten, bspw. R_streu und/oder X_streu der Streuinduktivität, verrechnet und insbesondere in Abzug gebracht wird. Damit kann eine _„Kernspannung“ der Hauptinduktivität, bspw. in einem bzw. für ein Transformator-Ersatzschaltbild, ermittelt werden, vorzugsweise näherungsweise ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Hysterese-Kennlinie basierend auf einem Zeitintegral über eine erfasste Wechselspannung als das zumindest eine Ermittlungssignal (Maß für die magnetische Flussdichte des Transformators) und einem erfassten Strom als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort (Maß für die magnetische Feldstärke des Transformators) ermittelt werden. Es ist hierbei ferner zusätzlich denkbar, dass vorab zur Integration über die eingeprägte bzw. angelegte Spannung der erfasste Strom (als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort) mit bekannten bzw. ermittelten Kennwerten, bspw. R_streu und/oder X_streu der Streuinduktivität, verrechnet und insbesondere in Abzug gebracht wird. Damit kann eine _„Kernspannung“ der Hauptinduktivität bspw. in einem bzw. für ein Transformator-Ersatzschaltbild näherungsweise ermittelt werden. Vorteilhafterweise können wiederum aus einer ermittelten Hysterese-Kennlinie Parametrisierungsdaten, bspw. ein (Wärme-)Verlust und/oder eine magnetische Sättigung und/oder eine Remanenz und/oder eine Koerzitivfeldstärke, für ein Modell zur Abbildung des magnetischen Hystereseverhaltens des Transformators gewonnen bzw. bestimmt werden. Insbesondere kann das Bestimmen der Parametrisierungsdaten durch eine Parametrisierungseinheit einer Messvorrichtung erfolgen.
Die drei Kombinationsmöglichkeiten sind insbesondere die drei (unterschiedlichen) Möglichkeiten bzw. Verschaltungsmöglichkeiten wie die drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts über die drei Kontaktierungselemente verschaltet werden können, sodass zwei Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule der drei Eingangsspulen elektrisch kurzgeschlossen ist. Insbesondere erfolgt für zumindest zwei der drei Kombinationsmöglichkeiten oder für jede der drei Kombinationsmöglichkeiten jeweils eine Messung, wobei vorzugsweise eine jeweilige Messung das (erfasste) angelegte Ermittlungssignal und die Ermittlungssignalantwort umfasst.
Vorteilhafterweise können durch das derartige Anlegen des zumindest einen Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts, dass zwei Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule der drei Eingangsspulen elektrisch kurzgeschlossen ist, auf besonders einfache Weise besonders betriebsnahe bzw. realitätsnahe Informationen, bspw. ein magnetisches Hystereseverhalten bzw. eine magnetische Hysterese-Kennlinie, ermittelt werden. Durch das elektrische Kurzschließen einer der drei Eingangsspulen (während die anderen beiden Eingangsspulen elektrisch parallelgeschaltet sind) kann erreicht werden, dass ein Strom nur oder im Wesentlichen nur durch die beiden parallelgeschalteten Eingangsspulen fließt. Vorteilhafterweise sind die drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts des Transformators gleich oder im Wesentlichen gleich (aufgrund technischer Toleranzen) ausgebildet, sodass sich der Strom auf die beiden parallelgeschalteten Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts zu gleichen Teilen aufteilt bzw. im Wesentlichen zu gleichen Teilen aufteilt. Mit anderen Worten teilt sich der Strom in zwei gleich hohe oder im Wesentlichen gleich hohe Stromanteile auf. Somit können magnetische Flüsse in den Magnetkern des Magnetabschnitts eingeprägt werden, welche besonders ähnlich zu magnetischen Flüssen sind, welche in den Magnetkern bei einer jeweiligen einzelnen Bestromung der beiden parallelgeschalteten Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts eingeprägt werden können, wenn die Dreiecksverschaltung der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts aufhebbar und die drei Spulen einzeln bestrombar wären. Ferner können induzierte Kreisströme besonders geringgehalten bzw. vermieden werden. Somit können besonders betriebsnahe bzw. besonders realitätsnahe Informationen über den Transformator, bspw. ein magnetisches Hystereseverhalten des Transformators, gewonnen werden. Vorteilhafterweise können somit mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. mittels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bzw. mittels eines erfindungsgemäßen Systems auch Informationen über einen Transformator, bei welchem die Dreieckschaltung der (Eingangs-)Spulen des Transformators (nur) aufwandsbelastet zugänglich und/oder (nur) aufwandsbelastet auftrennbar ist (, um Informationen über den Transformator zu gewinnen), mit besonders geringen Aufwand ermittelt werden. Unter dem Ausdruck „mit besonders geringen Aufwand ermittelt“ ist insbesondere ein Ermitteln der Informationen über den Transformator ohne ein Öffnen eines (Haupt-) Gehäuses des Transformators und/oder ohne ein Beeinträchtigen einer Intaktheit einer elektrischen Isolation (bspw. einer ÖI-Isolation) des Transformators und/oder ohne ein Manipulieren einer Verschaltung von Drähten, insbesondere einer Verschaltung der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts, zu verstehen. Vorteilhafterweise können somit mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. mittels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bzw. mittels eines erfindungsgemäßen Systems Informationen über einen Transformator mit besonders geringen Aufwand und/oder unter Aufrechterhaltung eines Trafozustandes des Transformators und/oder unter Vermeidung von Aufwand zur Wiederherstellung eines ordnungsgemäßen Zustandes des Transformators ermittelt bzw. gewonnen werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das zumindest eine Ermittlungssignal an die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts für zumindest zwei unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten der drei Kombinationsmöglichkeiten, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt wird, wobei für die(se) beiden Kombinationsmöglichkeiten jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird. Somit werden vorteilhafterweise magnetische Flüsse in unterschiedlichen Bereichen des Magnetkerns des Magnetabschnitts, insbesondere in unterschiedlichen Magnetschenkeln des Magnetkerns des Magnetabschnitts, eingeprägt und die Ermittlungssignalantwort der zweiten bzw. weiteren Kombinationsmöglichkeit (als Reaktion auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal) der drei Kombinationsmöglichkeiten kann zusätzliche Informationen über den Transformator liefern. Insbesondere kann das Ermitteln von Informationen über den Transformator basierend wenigstens auf dem zumindest einen (jeweiligen) angelegten Ermittlungssignal sowie der jeweiligen Ermittlungssignalantwort für die zwei unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten der drei Kombinationsmöglichkeiten erfolgen. Bspw. kann für jede der zwei unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten jeweils eine magnetische Hysterese-Kennlinie ermittelt werden, wobei insbesondere die beiden ermittelten magnetischen Hysterese-Kennlinien miteinander verrechnet werden, um eine magnetische Gesamt-Hysterese-Kennlinie zu erhalten. Aus den zumindest zwei ermittelten magnetischen Hysterese-Kennlinien können auch Informationen zur Auswirkung einer bautechnischen Asymmetrie des Magnetabschnitts, insbesondere des Magnetkerns des Magnetabschnitts, des Transformators als eine Information über den Transformator ermittelt bzw. gewonnen werden. Ganz vorzugsweise ist natürlich auch denkbar, dass das zumindest eine Ermittlungssignal an die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts für die drei unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten der drei Kombinationsmöglichkeiten, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt wird, wobei für jede der drei unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird. Somit können besonders betriebsnahe bzw. genaue Informationen über den Transformator ermittelt werden. Bspw. kann für jede der drei unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten jeweils eine magnetische Hysterese-Kennlinie ermittelt werden, wobei insbesondere die drei ermittelten magnetischen Hysterese-Kennlinien miteinander verrechnet werden, um eine magnetische Gesamt-Hysterese-Kennlinie zu erhalten. Aus den drei ermittelten magnetischen Hysterese-Kennlinien können auch Informationen zur Auswirkung einer bautechnischen Asymmetrie des Magnetabschnitts, insbesondere des Magnetkerns des Magnetabschnitts, des Transformators als eine Information über den Transformator ermittelt bzw. gewonnen werden. Insbesondere kann eine Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, mehrere magnetische Hysterese-Kennlinien miteinander zu einer magnetischen Gesamt-Hysterese-Kennlinie zu verrechnen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren an die drei Kontaktierungselemente wenigstens für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit von den drei Kombinationsmöglichkeiten zwei unterschiedliche Ermittlungssignale, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt werden, wobei für jede der zwei unterschiedlichen Ermittlungssignale jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird. Die zumindest zwei unterschiedlichen Ermittlungssignale können sich hinsichtlich einer Frequenz und/oder einer Amplitude und/oder einer Zeitdauer unterscheiden. Somit können bspw. magnetische Flüsse unterschiedlicher Stärke in den Magnetkern des Magnetabschnitts für die erste Kombinationsmöglichkeit eingeprägt werden und die (weitere) Ermittlungssignalantwort als Reaktion auf das zweite bzw. das weitere Ermittlungssignal (neben dem zumindest einen Ermittlungssignal) kann zusätzliche Informationen über den Transformator liefern. Insbesondere kann das Ermitteln von Informationen über den Transformator basierend wenigstens auf den unterschiedlichen Ermittlungssignalen sowie der jeweiligen Ermittlungssignalantwort für die zumindest eine Kombinationsmöglichkeit der drei Kombinationsmöglichkeiten erfolgen. Bspw. kann zumindest für die erste Kombinationsmöglichkeit für die beiden unterschiedlichen Ermittlungssignale jeweils eine magnetische Hysterese-Kennlinie ermittelt werden, wobei insbesondere die beiden ermittelten magnetischen Hysterese-Kennlinien miteinander verrechnet werden, um eine magnetische Gesamt-Hysterese-Kennlinie zu erhalten. Es ist natürlich auch denkbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren an die drei Kontaktierungselemente für die drei Kombinationsmöglichkeiten jeweils zumindest zwei unterschiedliche Ermittlungssignale, insbesondere jeweils zeitlich nacheinander, angelegt werden, wobei für jede der zwei unterschiedlichen Ermittlungssignale jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird. Analog können auch diese zu einer gemeinsamen magnetischen Hysterese-Kennlinie verrechnet werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Ermitteln von Informationen über den Transformator basierend auf dem zumindest einen (angelegten) Ermittlungssignal und/oder mehreren (angelegten) Ermittlungssignalen sowie der zumindest einen (erfassten) Ermittlungssignalantwort und/oder mehreren (erfassten) Ermittlungssignalantworten erfolgt. Somit können besonders betriebsnahe bzw. realitätsnahe Informationen, bspw. ein magnetisches Hystereseverhalten bzw. eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators ermittelt werden. Bspw. können das zumindest eine (angelegte) Ermittlungssignal und/oder die mehreren (angelegten) Ermittlungssignale sowie die zumindest eine (erfasste) Ermittlungssignalantwort und/oder die mehreren (erfassten) Ermittlungssignalantworten miteinander zu einem Ersatz-Signal verrechnet werden, bspw. mittels einer Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung, wobei aus dem Ersatz-Signal eine magnetische Hysterese-Kennlinie des Transformators ermittelt bzw. gewonnen wird. Das Verrechnen kann bspw. ein Bilden eines Mittelwerts aufweisen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Erfassen (der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators) und/oder nach dem Erfassen der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit der drei Kombinationsmöglichkeiten zumindest der Magnetkern des Magnetabschnitts in einen definierten Zustand versetzt wird. Somit können besonders betriebsnahe bzw. realitätsnahe Informationen, bspw. ein magnetisches Hystereseverhalten bzw. eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators ermittelt werden, da insbesondere Verfälschungen verbessert verhindert bzw. verhindert werden. Bspw. kann für das Erfassen (der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators) und/oder nach dem Erfassen der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit der drei Kombinationsmöglichkeiten der Magnetkern des Magnetabschnitts entmagnetisiert werden bzw. entmagnetisiert sein. Das Entmagnetisieren zumindest des Magnetkerns des Magnetabschnitts kann bspw. mittels einer Entmagnetisierungseinheit einer Messvorrichtung, insbesondere durch ein elektrisches Verfahren, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass bei einem Anlegen, insbesondere bei einem zeitlich aufeinanderfolgenden Anlegen, des zumindest einen Ermittlungssignal an die drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts für zwei unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten oder drei unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten zumindest zwischen zwei unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Kombinationsmöglichkeiten der Magnetkern des Magnetabschnitts auf den definierten Zustand gebracht wird, bspw. entmagnetisiert wird.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das zumindest eine an die drei Kontaktierungselemente angelegte Ermittlungssignal ein Stromsignal mit einer sich wechselnden Polarität ist. Somit kann eine magnetische Hysterese-Kennlinie besonders einfach basierend auf dem Stromsignal mit der sich wechselnden Polarität (Wechselstrom) als das zumindest eine Ermittlungssignal (Maß für die magnetische Feldstärke des Transformators) und einem Zeitintegral über eine erfasste Spannung als die zumindest eine Ermittlungssignalantwort (Maß für die magnetische Flussdichte des Transformators) ermittelt werden. Es ist ferner zusätzlich denkbar, dass vorab zur Integration über die erfasste Spannung die (eingeprägte bzw. angelegte) Stromstärke bzw. der Strom mit bekannten bzw. ermittelten Kennwerten, bspw. R_streu und/oder X_streu der Streuinduktivität verrechnet und in Abzug gebracht wird. Damit kann eine „Kernspannung“ der Hauptinduktivität, bspw. in einem bzw. für ein Transformator-Ersatzschaltbild, ermittelt werden, vorzugsweise näherungsweise ermittelt werden. Das Stromsignal kann bspw. eine Amplitude von 1 bis 5 A(mpere) aufweisen. Insbesondere kann eine Signalquelleneinheit einer Messvorrichtung eine spannungsbegrenzte DC-Stromquelle zum Erzeugen des Stromsignals mit der sich wechselnden Polarität als Ermittlungssignal aufweisen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest während dem Anlegen des zumindest einen Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente und/oder während dem Erfassen der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal der zweite Spulenabschnitt des Transformators im Leerlauf ist. Somit können besonders betriebsnahe bzw. realitätsnahe Informationen, bspw. ein magnetisches Hystereseverhalten bzw. eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators ermittelt werden. Mit dem Ausdruck „im Leerlauf“ soll ausgedrückt werden, dass der zweite Spulenabschnitt (elektrisch) „offen“ ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts gleichorientiert, insbesondere an dem Magnetkern des Magnetabschnitts, angeordnet sind. Dadurch, dass die drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts gleichorientiert angeordnet sind, fließt für die drei Kombinationsmöglichkeiten jeweils der Strom bzw. ein jeweiliger Stromanteil des Stromes gegensinnig durch die beiden elektrisch parallel geschalteten Eingangsspulen. Somit können sich die magnetischen Flüsse dieser beiden Eingangsspulen in dem Magnetkern, insbesondere in den beiden zugehörigen Magnetschenkeln, unter weitgehender Umgehung eines der kurzgeschlossenen Eingangsspule zugehörigen Magnetschenkels schließen. Somit können magnetische Flüsse in den Magnetkern des Magnetabschnitts eingeprägt werden, welche besonders ähnlich zu magnetischen Flüssen sind, welche in den Magnetkern bei einer jeweiligen einzelnen Bestromung der beiden parallelgeschalteten Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts eingeprägt werden können. Mit dem Ausdruck, „wobei die drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts gleichorientiert, insbesondere an dem Magnetkern des Magnetabschnitts, angeordnet sind“ soll ausgedrückt werden, dass die drei Eingangswicklungen gleichorientiert auf den Magnetkern, insbesondere auf einen jeweiligen Magnetschenkel des Magnetkerns, angeordnet, vorzugsweise aufgewickelt angeordnet, sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort eine Hysterese-Kennlinie, insbesondere eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators bestimmt wird. Vorteilhafterweise können somit Parametrisierungsdaten, bspw. ein (Wärme-)Verlust und/oder eine magnetische Sättigung und/oder eine Remanenz und/oder eine Koerzitivfeldstärke, für ein Modell zur Abbildung des magnetischen Hystereseverhaltens des Transformators besonders einfach gewonnen bzw. bestimmt werden. Das Bestimmen der Hysterese-Kennlinie kann bspw. mittels einer Ermittlungseinheit einer Messvorrichtung erfolgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Messvorrichtung zumindest zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort eines Transformators für ein Ermitteln von Informationen über den Transformator. Insbesondere ist der Transformator ein erfindungsgemäß ausgebildeter Transformator bzw. ein Transformator wie er zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben ist. Die Messvorrichtung umfasst eine Signalquelleneinheit zum Erzeugen zumindest eines Ermittlungssignals, insbesondere eines Ermittlungssignals mit einer sich wechselnden Polarität. Ferner umfasst die Messvorrichtung eine Verbindungsvorrichtung zum (elektrischen) Verbinden der Signalquelleneinheit mit drei Kontaktierungselementen eines Kontaktierungsabschnitts eines Transformators, wobei insbesondere jeweils ein Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente mit jeweils einem Eckpunkt dreier in Dreieck geschalteten Eingangsspulen eines ersten Spulenabschnitts des Transformators elektrisch verbunden ist. Die Verbindungsvorrichtung ist dazu eingerichtet und/oder die Signalquelleneinheit ist dazu eingerichtet, dass das zumindest eine Ermittlungssignals derart an die drei Kontaktierungselemente für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit von drei Kombinationsmöglichkeiten angelegt wird, dass zwei Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule der drei Eingangsspulen elektrisch kurzgeschlossen ist. Ferner umfasst die Messvorrichtung eine Erfassungseinheit zum Erfassen zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal.
Die Messvorrichtung ist insbesondere eine mobile Messvorrichtung. Somit können auch Informationen für Bestands-Transformatoren mittels der Messvorrichtung ermittelt werden.
Die Messvorrichtung kann ferner eine Entmagnetisierungseinheit zum Versetzen des Magnetkerns des Magnetabschnitts in einen definierten Zustand aufweisen.
Insbesondere kann die Messvorrichtung ein Gehäuse aufweisen, wobei zumindest die Signalquelleneinheit der Messvorrichtung und/oder die Erfassungseinheit der Messvorrichtung und/oder die Ermittlungseinheit der Messvorrichtung und/oder die Parametrisierungseinheit der Messvorrichtung und/oder die Entmagnetisierungseinheit in dem Gehäuse angeordnet sind.
Ferner kann die Messvorrichtung, insbesondere die mobile Messvorrichtung, ein Rechenwerk zur Datenverarbeitung und/oder einen Speicher, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher, zum Abspeichern von Daten, bspw. von Informationen über den Transformator, aufweisen.
Die Signalquelleneinheit kann zumindest einen ersten Anschluss zum Kontaktieren einer Verbindungsvorrichtung, insbesondere einer Verbindungsleitung der Verbindungsvorrichtung, und einen zweiten Anschluss zum Kontaktieren der Verbindungsvorrichtung, insbesondere einer Verbindungsleitung bzw. einer weiteren Verbindungsleitung der Verbindungsvorrichtung, aufweisen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Verbindungsvorrichtung zumindest zwei Verbindungsleitungen zum Verbinden der Signalquelleneinheit mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators aufweist. Somit kann das Verbinden der Signalquelleneinheit mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators besonders einfach erfolgen. Insbesondere kann die Verbindungsvorrichtung genau zwei Verbindungsleitungen, d. h. eine erste Verbindungsleitung und eine zweite Verbindungsleitung, zum Verbinden der Signalquelleneinheit mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators aufweisen. Ferner ist die erste Verbindungsleitung mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem (ersten) Anschluss der Signalquelleneinheit sowie mit einem Zwischenabschnitt mit einem zweiten Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Transformators und einem zweiten Ende der zwei Enden mit einem bzw. dem ersten Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Transformators verbunden bzw. verbindbar, insbesondere lösbar verbunden bzw. verbindbar. Insbesondere ist die zweite Verbindungsleitung mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem zweiten Anschluss der Signalquelleneinheit und mit einem zweiten Ende der beiden Enden der zweiten Verbindungsleitung mit einem dritten Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts des Transformators verbunden bzw. verbindbar, insbesondere lösbar verbunden bzw. verbindbar.
Es ist auch denkbar, dass zwischen zwei Kontaktierungselementen der drei Kontaktierungselemente eine (elektrische) Kontaktbrücke angeordnet wird. Somit kann das Verbinden der Signalquelleneinheit mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators besonders einfach erfolgen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung eine Verbindungsleitung der zumindest zwei Verbindungsleitungen für das Kontaktieren zweier Kontaktierungselemente der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts des Transformators wenigstens abschnittsweise eine gemeinsame Verbindungsleitung ausbildet und/oder wenigstens abschnittsweise in einen ersten Verbindungsleitungsteil und einen zweiten Verbindungsleitungsteil aufgetrennt ist. Somit kann auf eine zwischen zwei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts angeordnete Kontaktbrücke verzichtet werden. Vorzugsweise bildet die eine Verbindungsleitung der zumindest zwei Verbindungsleitungen für das Kontaktieren zweier Kontaktierungselemente der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts des Transformators wenigstens abschnittsweise eine gemeinsame Verbindungsleitung aus und ist ferner wenigstens abschnittsweise in einen ersten Verbindungsleitungsteil und einen zweiten Verbindungsleitungsteil aufgetrennt. Die gemeinsame Verbindungsleitung ist insbesondere mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem Anschluss der Signalquelleneinheit verbunden bzw. verbindbar, insbesondere lösbar verbunden bzw. verbindbar. Ferner kann die gemeinsame Verbindungsleitung mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit einem ersten Ende des ersten Verbindungsleitungsteils sowie mit einem ersten Ende des zweiten Verbindungsteils einen Knotenpunkt ausbilden. Weiter ist das erste Verbindungsleitungsteil mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit einem (ersten) Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts des Transformators verbunden, insbesondere lösbar verbunden, und das zweite Verbindungsleitungsteil ist mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit einem zweiten (bzw. weiteren) Kontaktierungselement der drei Kontaktierungselemente des Kontaktierungsabschnitts des Transformators verbunden, insbesondere lösbar verbunden. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die eine Verbindungsleitung Y-förmig ausgebildet sein. Das erste Verbindungsleitungsteil und das zweite Verbindungsleitungsteil können insbesondere die gleiche Länge oder im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Somit kann eine Symmetrie der Impedanz zwischen einem Erfassungsmesspunkt zum Erfassen eines Ermittlungssignals bzw. zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort gewährleistet oder im Wesentlichen gewährleistet werden und Informationen über den Transformator besonders unverfälscht bzw. besonders genau ermittelt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Verbindungsleitungen zum Verbinden der Signalquelleneinheit mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators eine symmetrische Impedanz oder eine im Wesentlichen symmetrische Impedanz aufweisen. Somit kann eine Symmetrie der Impedanz zwischen einem Erfassungspunkt zum Erfassen eines Ermittlungssignals bzw. zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort gewährleistet oder im Wesentlichen gewährleistet werden und Informationen über den Transformator besonders unverfälscht bzw. besonders genau ermittelt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn eine erfindungsgemäße Messvorrichtung eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln von Informationen über den Transformator basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort aufweist. Das Ermitteln von Informationen über den Transformator kann bspw. mit Hilfe eines Rechenwerks erfolgen. Insbesondere erfolgt das Ermitteln der Informationen über den Transformator automatisch bzw. automatisiert.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Messvorrichtung eine Parametrisierungseinheit für ein Bestimmen von Parametrisierungsdaten basierend auf den ermittelten Informationen über den Transformator aufweist. Somit kann ein magnetisches Hystereseverhalten des Transformators für ein Modell nachgebildet werden. Insbesondere erfolgt das Bestimmen von Parametrisierungsdaten basierend auf zumindest einer (ermittelten) magnetischen Hysterese-Kennlinie des Transformators. Die Hysterese-Kennlinie des Transformators beschreibt insbesondere die magnetische Flussdichte in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke.
Es kann von Vorteil sein, wenn eine erfindungsgemäße Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln von Informationen über einen Transformator durchzuführen.
Die Messvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein System. Das System umfasst eine erfindungsgemäß ausgebildete Messvorrichtung. Ferner umfasst das System einen Transformator. Insbesondere ist der Transformator ein erfindungsgemäß ausgebildeter Transformator bzw. ein Transformator wie er zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben ist. Ferner ist die Signalquelleneinheit der Messvorrichtung mit drei Kontaktierungselementen eines Kontaktierungsabschnitts des Transformators mittels der Verbindungsvorrichtung der Messvorrichtung verbunden.
Insbesondere ist die Signalquelleneinheit der Messvorrichtung mit den drei Kontaktierungselementen des Kontaktierungsabschnitts des Transformators mittels der Verbindungsvorrichtung der Messvorrichtung derart verbunden, dass das zumindest eine Ermittlungssignal der Signalquelleneinheit derart an die drei Kontaktierungselemente für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit von drei Kombinationsmöglichkeiten anlegbar ist, dass zwei Eingangsspulen der drei Eingangsspulen des ersten Spulenabschnitts elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule der drei Eingangsspulen elektrisch kurzgeschlossen ist.
Das System gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. der Messvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Es zeigen schematisch:

1 ein System mit einer Messvorrichtung und einem Transformator,
2 ein System mit einer Messvorrichtung und einem Transformator,
3 einen Teil eines Systems,
4 ein Ersatzschaltbild,
5 ein Verfahren,
6 ein Verfahren, und
7 ein Verfahren.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
1 und 2 offenbaren jeweils schematisch ein System 400 mit einer Messvorrichtung 200, insbesondere einer portablen Messvorrichtung 200, und mit einem Transformator 100, insbesondere einem Transformator 100 wie er zu 3 und/oder 4 beschrieben ist. Eine Signalquelleneinheit 220 der Messvorrichtung 200 ist mit drei Kontaktierungselementen 41, 42, 43 eines Kontaktierungsabschnitts 40 des Transformators 100 mittels einer Verbindungsvorrichtung 240, insbesondere mittels einer ersten Verbindungsleitung 241 und einer zweiten Verbindungsleitung 242 der Messvorrichtung 200, verbunden. Die Messvorrichtung 200 ist zumindest zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort des Transformators 100 für ein Ermitteln von Informationen über den Transformator 100. Die Messvorrichtung 200 umfasst die Signalquelleneinheit 220 zum Erzeugen zumindest eines Ermittlungssignals, insbesondere eines Ermittlungssignals mit einer sich wechselnden Polarität, bspw. einem Wechselstrom i(t) (siehe bspw. 3). Ferner umfasst die Messvorrichtung 200 eine Erfassungseinheit 260 zum Erfassen zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators 100 auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal, bspw. eine Spannung u(t) (siehe bspw. 3). Es ist zusätzlich, d. h. optional, denkbar, dass die Messvorrichtung 200 eine Ermittlungseinheit 270 zum Ermitteln von Informationen über den Transformator 100 basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort aufweist. Weiter ist es zusätzlich, d. h. optional, denkbar, dass die Messvorrichtung 200 eine Parametrisierungseinheit 280 für ein Bestimmen von Parametrisierungsdaten basierend auf den ermittelten Informationen über den Transformator 100 aufweist.
Ferner ist in 1 die erste Verbindungsleitung 241 mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem (ersten) Anschluss 221 der Signalquelleneinheit 220 sowie mit einem Zwischenabschnitt mit einem zweiten Kontaktierungselement 42 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Transformators 100 und mit einem zweiten Ende der zwei Enden mit einem ersten Kontaktierungselement 41 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Transformators 100 verbunden, insbesondere lösbar verbunden. Außerdem ist die zweite Verbindungsleitung 242 mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem zweiten Anschluss 222 der Signalquelleneinheit 220 und mit einem zweiten Ende der beiden Enden der zweiten Verbindungsleitung 242 mit einem dritten Kontaktierungselement 43 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Kontaktierungsabschnitts 40 des Transformators 100 elektrisch verbunden. Es ist auch denkbar, dass das erste Kontaktierungselement 41 und das zweite Kontaktierungselement 42 mittels einer Kontaktbrücke 243 elektrisch verbunden sind. Durch ein derartiges elektrisches Verbinden mittels der Verbindungsvorrichtung 240 kann das zumindest eine Ermittlungssignals derart an die drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit K1 von drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3 angelegt werden, dass zwei Eingangsspulen 21, 23 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 des ersten Spulenabschnitts 20 elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule 22 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 elektrisch kurzgeschlossen ist (siehe hierzu bspw. 3).
Im Gegensatz zu 1 bildet in 2 die erste Verbindungsleitung 241 der zumindest zwei Verbindungsleitungen 241, 242 wenigstens abschnittsweise eine gemeinsame Verbindungsleitung 249 aus und ist ferner wenigstens abschnittsweise in einen ersten Verbindungsleitungsteil 247 und einen zweiten Verbindungsleitungsteil 248 aufgetrennt. Die gemeinsame Verbindungsleitung 249 ist mit einem ersten Ende zweier Enden mit einem ersten Anschluss 221 der Signalquelleneinheit 220 verbunden, insbesondere lösbar verbunden. Ferner bildet die gemeinsame Verbindungsleitung 249 mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit einem ersten Ende des ersten Verbindungsleitungsteils 247 sowie mit einem ersten Ende des zweiten Verbindungsteils 248 einen Knotenpunkt aus. Weiter ist das erste Verbindungsleitungsteil 247 mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit dem ersten Kontaktierungselement 41 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Kontaktierungsabschnitts 40 des Transformators 100 verbunden, insbesondere lösbar verbunden, und das zweite Verbindungsleitungsteil 248 ist mit einem zweiten Ende der beiden Enden mit dem zweiten Kontaktierungselement 42 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Kontaktierungsabschnitts 40 des Transformators 100 verbunden, insbesondere lösbar verbunden. Durch ein derartiges elektrisches Verbinden mittels der Verbindungsvorrichtung 240 kann das zumindest eine Ermittlungssignals derart an die drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit K1 von drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3 angelegt werden, dass zwei Eingangsspulen 21, 23 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 des ersten Spulenabschnitts 20 elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule 22 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 elektrisch kurzgeschlossen ist (siehe hierzu bspw. 3). Das erste Verbindungsleitungsteil 247 und das zweite Verbindungsleitungsteil 248 können insbesondere die gleiche Länge oder im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Somit kann eine Symmetrie der Impedanz zwischen einem Erfassungmessspunkt zum Erfassen einer Spannung u(t) als ein Ermittlungssignal bzw. zum Erfassen einer Spannung u(t) als eine Ermittlungssignalantwort gewährleistet oder im Wesentlichen gewährleistet werden.
3 offenbart einen Transformator 100, bspw. einen Drehstromtransformator, wie er insbesondere bereits zu 1 und/oder 2 beschrieben ist. Der Transformator 100 umfasst einen Magnetabschnitt 10 mit einem Magnetkern 11, insbesondere einen Magnetkern 11 mit drei Magnetschenkeln, zum Führen und Bündeln eines magnetischen Flusses des Transformators 100. Ferner umfasst der Transformator 100 einen ersten Spulenabschnitt 20 mit drei Eingangsspulen 21, 22, 23, wobei die drei Eingangsspulen 21, 22, 23 in Dreieck geschaltet sind, und wobei die drei Eingangsspulen 21, 22, 23 an dem Magnetkern 11 angeordnet sind. Ferner umfasst der Transformator 100 einen Kontaktierungsabschnitt 40 mit drei Kontaktierungselementen 41, 42, 43, wobei jeweils ein Kontaktierungselement 41, 42, 43 der drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 mit jeweils einem Eckpunkt der drei in Dreieck geschalteten Eingangsspulen 21, 22, 23 elektrisch verbunden ist. Ferner umfasst der Transformator 100 einen zweiten Spulenabschnitt 30 für ein Übertragen von Energie zwischen dem ersten Spulenabschnitt 20 und dem zweiten Spulenabschnitt 30. Der zweite Spulenabschnitt 30 weist insbesondere auch drei Ausgangsspulen auf, wobei die drei Ausgangsspulen in Dreieck oder in Stern geschaltet sind. Ferner sind insbesondere auch die drei Ausgangsspulen des zweiten Spulenabschnitts 30 an dem Magnetkern 11 angeordnet. Ferner sind die drei Eingangsspulen 21, 22, 23 des ersten Spulenabschnitts 20, insbesondere gleichorientiert, an dem Magnetkern 11 angeordnet. Dadurch, dass die drei Eingangsspulen 21, 22, 23 des ersten Spulenabschnitts 20 gleichorientiert angeordnet sind, fließt für diese Kombinationsmöglichkeit K1 jeweils der Strom bzw. ein jeweiliger Stromanteil des Stromes i(t) gegensinnig durch die beiden äußeren, elektrisch parallel geschalteten Eingangsspulen 21 und 23. Somit können sich die magnetischen Flüsse dieser beiden Eingangsspulen 21, 23 (siehe hierzu jeweiligen Nordpol N und Südpol S) in dem Magnetkern 11, insbesondere in den beiden zugehörigen Magnetschenkeln des Magnetkerns 11, unter weitgehender Umgehung eines der kurzgeschlossenen Eingangsspule 21, 23 zugehörigen Magnetschenkels („mittlere Magnetschenkel“) schließen.
4 offenbart schematisch ein Ersatzschaltbild für den in 3 dargestellten Transformator 100.
5 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln von Informationen über einen Transformator 100, wie er insbesondere zu den vorangegangenen 1 bis 4 beschrieben ist, bzw. zum Ermitteln von Parametrisierungsdaten für ein Modell zur Abbildung des magnetischen Hystereseverhaltens des Transformators 100, wie er insbesondere zu den vorangegangenen 1 bis 4 beschrieben ist. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Anlegen 320 zumindest eines Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Kontaktierungsabschnitts 40 für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit K1 von drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3 derart, dass zwei Eingangsspulen 21, 23 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 des ersten Spulenabschnitts 20 elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule 22 der drei Eingangsspulen 21, 22, 23 elektrisch kurzgeschlossen ist, wobei insbesondere das zumindest eine Ermittlungssignal eine sich wechselnde Polarität aufweist. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Erfassen 340 zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators 100 auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal zumindest für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit K1 der drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Ermitteln 360 von Informationen über den Transformator 100 basierend wenigstens auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort. Ferner kann das Verfahren als einen zusätzlichen Schritt aufweisen, dass Parametrisierungsdaten basierend auf den ermittelten Informationen über den Transformator 100 für ein Modell zur Abbildung des magnetischen Hystereseverhaltens des Transformators 100 ermittelt bzw. bestimmt werden 370.
6 offenbart ein Verfahren, wie es insbesondere bereits zu 5 beschrieben ist. Bei dem in 6 dargestellten Verfahren wird das zumindest eine Ermittlungssignal an die drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 des Kontaktierungsabschnitts 40 für zumindest zwei unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten K1, K2 der drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt 320, wobei für die zwei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2 jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird 340. Das Verfahren kann optional als einen weiteren Schritt aufweisen, dass für das Erfassen 340 der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators 100 auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal für die erste Kombinationsmöglichkeit K1 und/oder nach dem Erfassen 340 der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators 100 auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal für die zweite Kombinationsmöglichkeit K2 zumindest der Magnetkern 11 des Magnetabschnitts 10 jeweils in einen definierten Zustand, insbesondere den gleichen definierten Zustand, versetzt wird 350, bspw. entmagnetisiert wird.
7 offenbart ein Verfahren, wie es insbesondere bereits zu 5 und/oder 6 beschrieben ist, wobei an die drei Kontaktierungselemente 41, 42, 43 wenigstens für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit K1 von den drei Kombinationsmöglichkeiten K1, K2, K3 zwei unterschiedliche Ermittlungssignale, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt werden 321, 322, und wobei für jede der zwei unterschiedlichen Ermittlungssignale jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird 341, 342. Basierend auf den beiden unterschiedlichen Ermittlungssignalen und der beiden erfassten Ermittlungssignalantworten kann ferner eine Hysterese-Kennlinie, insbesondere eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators 100 bestimmt werden 361.
Bezugszeichenliste

10: Magnetabschnitt
11: Magnetkern
20: erster Spulenabschnitt
21,22,23: Eingangsspulen
30: zweiter Spulenabschnitt
40: Kontaktierungsabschnitt
41, 42, 43: Kontaktierungselemente
100: Transformator
200: Messvorrichtung
220: Signalquelleneinheit
221, 222: Anschlüsse Signalquelleneinheit
240: Verbindungsvorrichtung
241, 242: Verbindungsleitungen
243: Kontaktbrücke
247: erster Verbindungsleitungsteil
248: zweiter Verbindungsleitungsteil
249: gemeinsame Verbindungsleitung
260: Erfassungseinheit
270: Ermittlungseinheit
280: Parametrisierungseinheit
320, 321, 322: Anlegen eines Ermittlungssignals
340, 341, 342: Erfassen einer Ermittlungssignalantwort
360: Ermitteln von Informationen über den Transformator
361: Ermitteln einer Hysterese-Kennlinie
K1, K2, K3: Kombinationsmöglichkeiten
400: System
N: Nordpol
S: Südpol
i(t): Strom
u(t): Spannung

Claims

Verfahren zum Ermitteln von Informationen über einen Transformator (100), wobei der Transformator (100) aufweist: - einen Magnetabschnitt (10) mit einem Magnetkern (11) zum Führen und Bündeln eines magnetischen Flusses des Transformators (100), - einen ersten Spulenabschnitt (20) mit drei Eingangsspulen (21, 22, 23), wobei die drei Eingangsspulen (21, 22, 23) in Dreieck geschaltet sind, und wobei die drei Eingangsspulen (21, 22, 23) an dem Magnetkern (11) angeordnet sind, - einen Kontaktierungsabschnitt (40) mit drei Kontaktierungselementen (41, 42, 43), wobei jeweils ein Kontaktierungselement (41, 42, 43) der drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) mit jeweils einem Eckpunkt der drei in Dreieck geschalteten Eingangsspulen (21, 22, 23) elektrisch verbunden ist, - einen zweiten Spulenabschnitt (30) für ein Übertragen von Energie zwischen dem ersten Spulenabschnitt (20) und dem zweiten Spulenabschnitt (30), und wobei das Verfahren aufweist: - Anlegen (320) zumindest eines Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) des Kontaktierungsabschnitts (40) für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit (K1, K2, K3) von drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) derart, dass zwei Eingangsspulen (21, 22, 23) der drei Eingangsspulen (21, 22, 23) des ersten Spulenabschnitts (20) elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule (21, 22, 23) der drei Eingangsspulen (21, 22, 23) elektrisch kurzgeschlossen ist, wobei insbesondere das zumindest eine Ermittlungssignal eine sich wechselnde Polarität aufweist, - Erfassen (340) zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators (100) auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal zumindest für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit (K1, K2, K3) der drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3), - Ermitteln (360) von Informationen über den Transformator (100) basierend wenigstens auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ermittlungssignal an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) des Kontaktierungsabschnitts (40) für zumindest zwei unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) der drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3), insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt wird (320), wobei für die beiden Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird (340).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) wenigstens für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit (K1, K2, K3) von den drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) zwei unterschiedliche Ermittlungssignale, insbesondere zeitlich nacheinander, angelegt werden (321, 322), wobei für jede der zwei unterschiedlichen Ermittlungssignale jeweils eine Ermittlungssignalantwort erfasst wird (341, 342).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln (360) von Informationen über den Transformator (100) basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und/oder mehreren angelegten Ermittlungssignalen sowie der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort und/oder mehreren erfassten Ermittlungssignalantworten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erfassen (340) und/oder nach dem Erfassen (340) der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators (100) auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal für die zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit (K1, K2, K3) der drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) zumindest der Magnetkern (11) des Magnetabschnitts (10) in einen definierten Zustand versetzt wird (350).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) angelegte Ermittlungssignal ein Stromsignal mit einer sich wechselnden Polarität ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während dem Anlegen (320) des zumindest einen Ermittlungssignals an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) und/oder während dem Erfassen (340) der zumindest einen Ermittlungssignalantwort des Transformators (100) auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal der zweite Spulenabschnitt (30) des Transformators (100) im Leerlauf ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Eingangsspulen (21, 22, 23) des ersten Spulenabschnitts (20) gleichorientiert angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort eine Hysterese-Kennlinie, insbesondere eine magnetische Hysterese-Kennlinie, des Transformators (100) bestimmt wird (361).
Messvorrichtung (200) zumindest zum Erfassen einer Ermittlungssignalantwort eines Transformators (100) für ein Ermitteln von Informationen über den Transformator (100), wobei die Messvorrichtung (200) aufweist: - eine Signalquelleneinheit (220) zum Erzeugen zumindest eines Ermittlungssignals, insbesondere eines Ermittlungssignals mit einer sich wechselnden Polarität, - eine Verbindungsvorrichtung (240) zum Verbinden der Signalquelleneinheit (220) mit drei Kontaktierungselementen (41, 42, 43) eines Kontaktierungsabschnitts (40) eines Transformators (100), und wobei die Verbindungsvorrichtung (240) dazu eingerichtet ist und/oder die Signalquelleneinheit (220) dazu eingerichtet ist, dass das zumindest eine Ermittlungssignals derart an die drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) für zumindest eine erste Kombinationsmöglichkeit (K1, K2, K3) von drei Kombinationsmöglichkeiten (K1, K2, K3) angelegt wird, dass zwei Eingangsspulen (21, 22, 23) der drei Eingangsspulen (21, 22, 23) des ersten Spulenabschnitts (20) elektrisch parallelgeschaltet sind und eine dritte Eingangsspule (21, 22, 23) der drei Eingangsspulen (21, 22, 23) elektrisch kurzgeschlossen ist, - eine Erfassungseinheit (260) zum Erfassen zumindest einer Ermittlungssignalantwort des Transformators (100) auf das zumindest eine angelegte Ermittlungssignal.
Messvorrichtung (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (240) zumindest zwei Verbindungsleitungen (241, 242, 243) zum Verbinden der Signalquelleneinheit (220) mit den drei Kontaktierungselementen (41, 42, 43) des Kontaktierungsabschnitts (40) des Transformators (100) aufweist.
Messvorrichtung (200) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (241, 242, 243) der zumindest zwei Verbindungsleitungen (241, 242, 243) für das Kontaktieren zweier Kontaktierungselemente (41, 42, 43) der drei Kontaktierungselemente (41, 42, 43) des Kontaktierungsabschnitts (40) des Transformators (100) wenigstens abschnittsweise eine gemeinsame Verbindungsleitung (249) ausbildet und/oder wenigstens abschnittsweise in einen ersten Verbindungsleitungsteil (247) und einen zweiten Verbindungsleitungsteil (248) aufgetrennt ist.
Messvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (241, 242, 234) zum Verbinden der Signalquelleneinheit (220) mit den drei Kontaktierungselementen (41, 42, 43) des Kontaktierungsabschnitts (40) des Transformators (100) eine symmetrische Impedanz oder eine im Wesentlichen symmetrische Impedanz aufweisen.
Messvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (200) eine Ermittlungseinheit (270) zum Ermitteln von Informationen über den Transformator (100) basierend auf dem zumindest einen angelegten Ermittlungssignal und der zumindest einen erfassten Ermittlungssignalantwort aufweist.
Messvorrichtung (200) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (200) eine Parametrisierungseinheit (280) für ein Bestimmen von Parametrisierungsdaten basierend auf den ermittelten Informationen über den Transformator (100) aufweist.
Messvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (200) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
System (400), wobei das System (400) aufweist: - eine Messvorrichtung (200), wobei die Messvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 16 ausgebildet ist, - einen Transformator (100), wobei die Signalquelleneinheit (220) der Messvorrichtung (200) mit drei Kontaktierungselementen (41, 42, 43) eines Kontaktierungsabschnitts (40) des Transformators (100) mittels der Verbindungsvorrichtung (240) der Messvorrichtung (200) verbunden ist.