CN107533899A - 用于改变在电气设备中的可调绕组的有效匝数的方法和具有可调绕组的电气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改变在电气设备(10)中的可调绕组(12)的有效匝数的方法,其中,可调绕组联接到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);根据预设切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在第一连续电流状态中负载电流从第一抽头经由第一主路径流向负载引线(15)并且第二抽头与负载引线断开,在第二连续电流状态中负载电流从第二抽头经由第二主路径流向负载引线并且第一抽头与负载引线断开;所述切换过程计划规定:从第一连续电流状态起在切换步骤a中将第一抽头通过第一过渡路径与负载引线连接或保持连接并且第一主路径断开;在切换步骤b中将第二抽头通过第二过渡路径与负载引线连接,使得基于所述抽头之间的阶跃电压而使回路电流iK流过过渡路径;在切换步骤c中第一抽头与负载引线断开;在切换步骤d中第二抽头通过第二主路径与负载引线连接;在切换步骤a和切换步骤c之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;确定负载电流的电流强度IL;测试时间点tT取决于负载电流强度IL。

Description

用于改变在电气设备中的可调绕组的有效匝数的方法和具有 可调绕组的电气设备
技术领域
本发明涉及一种用于改变在电气设备中的可调绕组的有效匝数的方法和一种具有可调绕组的电气设备。
背景技术
一方面,EP 2541572 A1描述了用于与变压器的可调绕组连接的有载分接开关。该有载分接开关包括选择器和连接到选择器上的负载切换开关。选择器包括连接到可调绕组的相配抽头上的多个固定触点、两个活动触点和用于每个活动触点的集电器。每个活动触点以一个端部连接到相应集电器上并且可沿集电器移动到不同位置中,在这些位置中活动触点以其另一端部与相配的固定触点电连接。负载切换开关包括两个分支,每个分支包括具有主断路开关和过渡断路开关的串联电路以及与主断路开关并联的过渡电阻。由于该串联连接,所述负载切换开关也称为串联负载切换开关。每个分支连接在外部触点和相配的集电器之间。主断路开关这样连接,使得其比过渡断路开关在电气上更靠近外部触点。过渡电阻通过一条共用导线连接到外部触点上。该有载分接开关还包括至少一个电流检测器和故障检测器。每个电流检测器适于检测流过负载切换开关一个路径的电流并且响应于检测到的电流产生电流指示信号。故障检测器致力于从电流检测器获得电流指示信号、基于接收到的电流指示信号确定在负载切换开关中是否发生故障、以及当确定在负载切换开关中发生故障时生成故障指示信号。故障检测器致力于通过确定电流指示信号的持续时间是否超过第一阈值来确定过渡断路开关是否已经错过打开。故障检测器致力于通过确定电流指示信号的持续时间是否短于第二阈值来确定主断路开关是否已经错过打开。每个电流检测器是电流测量装置,其借助电流指示信号指示检测到的电流的强度,并且故障检测器致力于在确定是否发生故障时考虑检测到的电流的强度。电流检测器致力于检测流过共用导线的电流。负载切换开关的每个分支包括力于检测流过该分支的过渡电阻的电流的电流检测器,并且每个分支包括致力于检测流过该分支的过渡断路开关的电流的电流检测器。故障检测器致力于通过检查由两个分支的电流检测器接收到电流指示信号的时间周期是否超过第三阈值来确定过渡断路开关是否已经错过打开。故障检测器与变压器保护开关的触发机构连接,使得如果检测到严重的故障、通常为过渡断路开关中的故障,则可以将分接开关所连接的变压器与电网断开连接。
另一方面,EP 2541572 A1描述了一种用于运行具有负载切换开关的有载分接开关的方法,该负载切换开关包括两个分支。每个分支包括具有主断路开关和过渡断路开关的串联电路以及与主断路开关并联的过渡电阻。该方法包括以下步骤:
-监控负载切换开关的至少一个路径以便检测流过该路径的电流;
-响应于流过该路径的电流生成电流指示信号;
-基于所生成的电流指示信号确定在负载切换开关中是否发生故障;
-如果已经确定在负载切换开关中发生故障,则生成故障指示信号。
所述监控至少一条路径包括监控电流是否流过过渡电阻。所述确定包括确定所接收的电流指示信号的持续时间是否超过第一阈值并且小于第二阈值。
该方法包括确定检测到的电流的强度的步骤。所述确定是否发生故障取决于检测到的电流的特定大小。所述监控至少一条路径包括对于每个分支监控电流是否流过该分支的过渡断路开关。所述确定是否发生故障包括检查由两个分支的电流检测器接收到电流指示信号的时间周期是否超过第三阈值。各阈值是预先确定的。
EP2541572A1描述了有载分接开关为了改变变压器的有效匝数从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态中。在第一连续电流状态下,电流从第一抽头通过第一分支的第一活动触点、第一集电器和第一过渡断路开关以及第一主断路开关流到外部触点并且第二抽头与外部触点断开。在第二连续电流状态下,电流从第二抽头流过第二分支的第二活动触点、第二集电器和第二过渡断路开关和第二主断路开关流到外部触点并且第一抽头与外部触点断开。从第一连续电流状态开始第一主断路开关断开,使得电流现在流过第一分支的第一过渡电阻以及第一过渡断路开关。此后,第二过渡断路开关闭合,使得负载切换开关现在具有两个闭合的分支供电流流过,每个分支中的电流通过过渡电阻限制。之后,第一过渡断路开关断开,使得现在所有电流流过第二过渡电阻以及第二过渡断路开关并且继续通过第二过渡电阻限制。最后,第二主断路开关闭合,使得现在电流流过第二主断路开关和第二过渡断路开关并且达到第二连续电流状态。
因此,每个具有过渡断路开关和主断路开关的串联电路形成主路径并且每个具有过渡断路开关和过渡电阻(其与主断路开关并联连接)的串联电路形成过渡路径。
DE 2021575 A1描述了一种包括两个分支的负载切换开关,每个分支包括由第一真空开关管和具有过渡电阻和第二真空开关管的串联电路组成的并联电路。基于该并联连接,所述负载切换开关也称为并联负载切换开关。在每个分支中,第一真空开关管形成主路径并且串联电路形成过渡路径。
DE 4231353 A1描述了一种包括两个真空开关管、一个过渡电阻和一个转换开关的负载切换开关,所述转换开关具有两个转换触点以及一个中间触点。第一真空开关管连接在中间触点和负载引线之间。第一转换触点连接到选择器的第一活动触点上,第二转换触点连接到第二活动触点上。具有过渡电阻和第二真空开关管的串联电路连接在第二活动触点和负载引线之间并且因此与第一真空开关管、中间触点和第二转换触点并联。第一真空开关管、中间触点和第一转换触点形成第一主路径,串联电路形成过渡路径,并且第一真空开关管、中间触点和第二转换触点形成第二主路径。
此外,DE 4231353 A1描述了一种包括两个分支的负载切换开关,其中一个分支包括第一真空开关管,并且另一个分支包括由第二真空开关管和具有过渡电阻和第三真空开关管的串联电路组成的并联电路。第一真空开关管形成第一主路径,串联电路形成过渡路径,第二真空开关管形成第二主路径。
DE 102007004530 A1描述了一种包括三个真空开关管、两个过渡电阻和一个转换开关的负载切换开关,所述转换开关包括两个转换触点以及一个中间触点。第一真空开关管连接在中间触点和负载引线之间。第一转换触点连接到选择器的第一活动触点上,第二转换触点连接到第二活动触点上。由第一过渡电阻和第二真空开关管组成的第一串联电路连接在第一活动触点和负载引线之间并且因此平行于第一真空开关管、中间触点和第一转换触点。由第二过渡电阻和第三真空开关电路组成的第二串联电路连接在第二活动触点和负载引线之间并且因此与第一真空开关管、中间触点和第二转换触点并联。第一真空开关管、中间触点和第一转换触点形成第一主路径,第一串联电路形成第一过渡路径,第二串联电路形成第二过渡路径,并且第一真空开关管、中间触点和第二转换触点形成第二主路径。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了独立权利要求的技术方案。从属权利要求中描述了本发明的有利的扩展方案和实施方式。
根据第一方面,本发明提出一种用于改变在电气设备中的可调绕组的有效匝数的方法,其中,
-所述可调绕组耦联到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头;
-根据预设切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在所述第一连续电流状态中负载电流从第一抽头经由第一主路径流向负载引线并且第二抽头与负载引线断开,在所述第二连续电流状态中负载电流从第二抽头经由第二主路径流向负载引线并且第一抽头与负载引线断开;
-所述切换过程计划规定:
从第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头通过第一过渡路径与负载引线连接或保持连接并且第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头通过第二过渡路径与负载引线连接,使得基于第一和第二抽头之间的阶跃电压而使回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头与负载引线断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头通过第二主路径与负载引线连接;
-在切换步骤a和切换步骤c之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;
-确定负载电流的电流强度IL;
-所述测试时间点tT取决于所述负载电流强度IL。
因此借助所提出的方法监控第一主路径是否按规定断开。
该方法能够简单地适应不同的负载电流强度和因此不同的运行状态并且可简单实现地且可靠地监控在改变有效匝数时所需的电流断开的故障。
此外,该方法允许使用这样的电流传感器,其具有任何(如非线性和/或单调的)传递函数和/或任何(如非线性和/或单调的)测量特性曲线和/或低精度和/或不良的时间稳定性和/或波动或未精确定义的检测阈值,和/或其根据待检测电流的当前电流强度是否超过该电流传感器的检测阈值提供简单的开关(EIN/AUS)测量信号。这种电流传感器例如包括饱和电流转换器,因此构造非常简单并且也因此非常便宜。有利的是,电流传感器具有足够好的、例如优于0.01T或0.005T或0.002T或0.001T的时间分辨率,但这对于当前可获得的电流传感器不是问题。
此外,该方法不仅适用于包括串联负载切换开关的电气设备,而且也适用于包括不同于串联负载切换开关构造的负载切换开关的电气设备。这种不同构造的负载切换开关例如可仅包括过渡电阻、代替过渡电阻的过渡扼流圈、多于或少于四个的断路开关或在一个分支中的两个并联的断路开关。
优选地,在切换步骤c中将第一抽头与负载引线断开包括将第一过渡路径断开。
负载电流强度可根据需要任意选择,例如当负载电流为正弦时选择为其振幅,或当负载电流为变量时选择为其峰值,或当负载电流为变量时选择为其有效值,或当负载电流具有任意周期曲线时选择为其峰谷值,或当负载电流具有任意周期曲线时选择为其最大值,或选择为上述值之一的平均值。
该平均值(也称为平均负载电流强度)可根据需要任意选择,例如选择为中值或算术平均值或几何平均值或调和平均值或二次方平均值或立方平均值或对数平均值,并且根据需要例如被截尾或缩尾或加权或光滑。
确定平均负载电流强度可根据需要以任何方式、例如在至少一个周期时间和/或至多十个周期时间内和/或在生成用于从第一连续电流状态转换到第二连续电路状态的切换信号之前或之后进行。该切换信号例如由设备的控制装置生成。
在包括具有初级侧和次级侧的可调变压器并且其中可调绕组构成初级侧或次级侧的至少一部分的示例性设备中,控制装置例如包括电压调节器,其用于将可调变压器的初级电压或次级电压保持在预先确定的电压带内。
在包括用于向交流电网提供感性无功功率和/或用于从交流电网补偿容性无功功率的可控或可变补偿扼流圈以及其中可调绕组构成补偿扼流圈的至少一部分的示例性设备中,控制装置例如包括无功功率控制器,其用于调节由补偿扼流圈提供和/或补偿的无功功率和/或将交流电网的无功功率保持在预先确定的无功功率带内。
这两种设备均包括例如耦联到控制装置上并且与可调绕组连接的有载分接开关,所述有载分接开关包括负载切换开关和精细选择器,该精细选择器包括用于可调绕组的两个活动触点并且对于每个抽头具有一个与其导电连接的固定触点。在这种有载分接开关中,借助精细选择器的不与负载电流流过的第一抽头的导电固定触点接触的、无电流且不导电的活动触点,无功率或无电流或无负载地预选择应转换到的第二抽头的无电流的固定触点,并且在负载下在负载切换开关中从与导电固定接触的、导电的另一活动触点向无电流的活动触点进行实际转换。在本实施方式中,切换信号例如包含精细选择器的哪个活动触点应移动以及待移动的活动触点应接通精细选择器的哪个固定触点的信息。
优选地,在切换步骤a之前确定负载电流强度。
该方法优选对称地设计,使得在相反方向上、即从第二连续电流状态转换到第一连续电流状态时以类似方式监控第二主路径的按规定的断开。
优选规定,
-所述测试包括:
检测在第一主路径中流动的电流i1并将其与预设检测阈值进行比较;
如果该电流低于预设检测阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
优选规定,
-测试时间点tT是在切换步骤a开始之后的预设延迟时间TV处。
优选规定,
-测试时间点tT在切换步骤b之前。
优选规定,
-在测试之前、尤其是在切换步骤a之前将负载电流强度IL与预设模式阈值进行比较;
-在负载电流强度超过预设模式阈值时,根据模式A进行测试,否则根据模式B进行测试,或在负载电流强度低于预设模式阈值时,根据模式B进行测试,否则根据模式A进行测试。
优选规定,所述模式阈值
-取决于检测阈值和/或下限阈值和/或额定电流强度IN和/或回路电流强度IK;和/或
-大于或等于检测阈值和/或下限阈值;和/或
-最多以预设比例大于检测阈值和/或下限阈值,并且该比例优选为5%或7%或10%或12%或15%或20%或25%或30%或35%或40%或45%或50%或60%或80%或100%或120%或150%或200%或250%或300%;和/或
-小于上限阈值;和/或
-小于或等于回路电流强度IK的预设比例,并且该比例优选为60%或50%或40%或30%或25%或20%或17%或15%或12%或11%或10%或7%或5%;
-小于或等于额定电流强度IN的预设比例,并且该比例优选为25%或20%或17%或15%或12%或11%或10%或7%或5%。
测试模式A:
优选规定,在模式A中,
-测试时间点tT在切换步骤b之前。
测试模式B:
优选规定,在模式B中,
-测试时间点tT在切换步骤b之后;
优选规定,所述测试包括:
检测在第一过渡路径中流动的电流i2并将其与预设的回路电流下阈值进行比较;
如果该电流超过预设的回路电流下阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
优选规定,
-测试包括:
检测在第二过渡路径中流动的或流过第一或第二抽头的电流i3并将其与预设的回路电流上阈值进行比较;
-如果该电流低于预设的回路电流上阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
优选规定,回路电流下阈值
-取决于额定电流强度IN和/或回路电流强度IK和/或负载电流强度IL;和/或
-取决于连接到第一过渡路径中的第一过渡电阻的电阻值和/或连接到第二过渡路径中的第二过渡电阻的电阻值;
-小于或等于回路电流强度IK的预设比例,并且该比例优选为60%或50%或40%或30%或25%或20%或17%或15%或12%或11%或10%或7%或5%;
-小于或等于额定电流强度IN的预设最大比例和/或大于或等于额定电流强度IN的预设最小比例,并且最大比例优选为60%或55%或50%或45%或40%或35%或30%和/或最小比例优选为50%或45%或40%或35%或30%或25%或20%。
优选规定,回路电流上阈值
-取决于额定电流强度IN和/或回路电流强度IK和/或负载电流强度IL;和/或
-取决于连接到第一过渡路径中的第一过渡电阻的电阻值和/或连接到第二过渡路径中的第二过渡电阻的电阻值;
-大于回路电流下阈值;和/或
-小于或等于回路电流强度IK的预设比例,并且该比例优选为90%或80%或70%或60%或55%或50%或45%或40%;
-小于或等于额定电流强度IN的预设比例,该比例优选为80%或75%或70%或65%或60%或55%或50%或45%或40%或35%或30%或25%或20%。
优选规定,
-测试时间点tT在切换步骤b开始之后的预设延迟时间TV处。
关于主路径的一般从属权利要求:
优选规定,
-测试时间点tT和/或延迟时间TV取决于自切换步骤a开始后负载电流的第一过零点tN。
优选规定,
-测试在测试时间间隔TT中进行,测试时间间隔自切换步骤a开始后负载电流的第一过零点tN起至测试时间点tT;和/或
-测试自切换步骤a开始后负载电流的第一过零点tN起或之后并且直至测试时间点tT进行。
根据第二方面,本发明提出一种尤其是根据第一方面设计的、用于改变在电气设备中的可调绕组的有效匝数的方法,其中,
-可调绕组耦联到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头;
-根据预设切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在第一连续电流状态中负载电流从第一抽头经由第一主路径流向负载引线并且第二抽头与负载引线断开,在第二连续电流状态中负载电流从第二抽头经由第二主路径流向负载引线并且第一抽头与负载引线断开;
-所述切换过程计划规定:
从第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头通过第一过渡路径与负载引线连接或保持连接并且第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头通过第二过渡路径与负载引线连接,使得基于第一和第二抽头之间的阶跃电压而使回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一过渡路径断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头通过第二主路径与负载引线连接;
-在切换步骤c和切换步骤d之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一过渡路径是否断开;
-确定负载电流的电流强度IL;
-测试时间点tT取决于负载电流强度IL。
因此借助所提出的方法监控第一过渡路径的按规定的断开。
优选地,在切换步骤c中通过断开第一过渡路径来断开第一抽头与负载引线或在切换步骤c和d之间断开第一抽头与负载引线。
该方法优选对称地设计,使得在相反方向上、即从第二连续电流状态转换到第一连续电流状态期间类似监控第二过渡路径的按规定的断开。
优选在切换步骤c中或在切换步骤c和d之间断开第一抽头与负载引线。
优选规定,测试包括:
检测在第一过渡路径中流动的电流i2并将其与预设的检测阈值进行比较;
如果该电流低于检测阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
如果存在至少两个测试结果、例如对第一主路径中的电流i1测试的测试结果和/或对第一过渡路径中的电流i2测试的测试结果和/或对第二过渡路径中的或通过第一或第二抽头的电流i3测试的测试结果,则优选地,只要所述测试结果之一为负,则总测试结果被评估为负,和/或如果所有测试结果为正和/或不为负,则总测试结果被评估为正。
优选规定,
-测试时间点tT在切换步骤c开始之后的预设延迟时间TV处。
优选规定,
-测试时间点tT在切换步骤d之前或之后不久处。
测试时间点tT在切换步骤d之后不久之内的时间段优选取决于过渡电阻的设计。
优选规定,
-测试时间点tT和/或延迟时间TV取决于自切换步骤c开始后负载电流的第一过零点tN。
优选规定,
-测试在测试时间间隔TT中进行,所述测试时间间隔自切换步骤c开始后负载电流的第一过零点tN起至测试时间点tT;和/或
-测试自切换步骤c开始后负载电流的第一过零点tN起或之后并且直至测试时间点tT进行。
优选规定,
-所述切换过程计划规定:
在切换步骤a中通过打开第一主路径中的第一断路开关来断开第一主路径;和/或
在切换步骤c中通过断开第一过渡路径、尤其是通过打开第一过渡路径中的第二断路开关来断开第一抽头与负载引线;和/或
通过切换步骤d或在切换步骤d之后达到第二连续电流状态。
优选规定,
-通过测试第一断路开关是否打开来测试第一主路径;和/或
-通过测试第二断路开关是否打开来测试第一过渡路径;和/或
-至少一个所述断路开关构造为油开关或真空开关管;和/或
-至少一个所述断路开关借助直接驱动装置来操作。
这里所说的“直接驱动装置”理解为这样的驱动装置,其已知例如用于具有多个断路开关的有载分接开关并且例如对于每个断路开关具有自身的、单独的电机,电机的运动直接和/或立即和/或无延迟地引起相应断路开关的运动和/或操作,或者直接驱动装置对于至少每两个断路开关或对于每个包括至少两个断路开关的组具有一个共用控制传动装置和一个共用电机,电机的运动直接和/或立即和/或无延迟地引起相应共用控制传动装置的运动和/或操作。因此,直接驱动装置能够以简单的方式实现相配断路开关或控制传动装置的运动的正加速度和负加速度直至方向反转。
与此相反,已知一种用于具有多个断路开关的有载分接开关的驱动装置,其对于所有断路开关具有一个共用电机、一个共用弹簧蓄能器和一个共用控制传动装置。该控制传动装置通常包括凸轮盘,其由电机驱动并且其曲线被断路开关扫描,从而该断路开关以通过曲线形状预先确定的时间顺序***作。弹簧蓄能器在输入侧耦联到电机上并且在输出侧耦联到控制传动装置上,使得电机的运动虽直接并立即引起弹簧蓄能器运动,以致其弹簧张紧,但控制传动装置和凸轮盘和因此断路开关在该张紧阶段中不移动。在弹簧达到预先确定的张力后,弹簧蓄能器才被释放,从而弹簧突然卸载并且弹簧的该运动才直接并且立即引起控制传动装置和凸轮盘的相应的快速移动。
优选规定,借助连接到可调绕组抽头上的有载分接开关来改变有效匝数。
优选规定,有载分接开关借助直接驱动装置来驱动和/或包括至少一个断路开关。
优选规定,延迟时间TV取决于负载电流强度IL。
延迟时间TV优选单调递减或反序地取决于负载电流强度IL。
尤其是在模式A中优选规定,
-将负载电流强度IL与预设的上限阈值进行比较;
-当负载电流强度超过上限阈值时,延迟时间tV被设定为预设值TV1,否则被设定为预设值TV2>TV1。
优选在切换步骤a或b之前、在模式A中优选在切换步骤a之前并且在模式b中优选在切换步骤a或b之前,将负载电流强度IL与上限阈值进行比较。
尤其是在模式A中优选规定,TV1和/或TV2取决于负载电流强度IL和/或断开的断开持续时间DT。
路径的断开持续时间理解为该路径完全断开所需的持续时间。当断开例如借助断路开关进行时,断开持续时间由断路开关完全打开所需的持续时间决定。
尤其是在模式A中优选规定,
-预设第一缓冲时间TY1和第二缓冲时间TY2>TY1;
-TV1=T/2+D1且D1=DT+TY1;
-TV2=T/2+D2且D2=DT+TY2。
尤其是在模式A中优选规定,
-在测试之前将负载电流强度IL与预设的下限阈值进行比较;
-如果负载电流强度超过下限阈值,则进行测试,否则执行相应的应急计划并且尤其是不进行测试。
优选在切换步骤a或b之前、在模式A中优选在切换步骤a之前并且在模式b中优选在切换步骤a或b之前,将负载电流强度IL与下限阈值进行比较。
尤其是在模式A中优选规定,检测阈值至多为额定电流强度IN的预设比例,并且该比例优选为20%或15%或12%或11%或10%或7%或5%或2%或1%。
尤其是在模式A中优选规定,上限阈值
-取决于检测阈值和/或额定电流强度IN和/或回路电流强度IK;和/或
-大于检测阈值;和/或
-大于或等于检测阈值的预设倍数,并且该倍数为2或2.5或3或3.5或4或4.5或5或6或7倍;和/或
-小于或等于回路电流强度IK的预设比例,并且该比例优选为90%或80%或70%或60%或55%或50%或45%或40%;
-小于或等于额定电流强度IN的预设最大比例和/或大于或等于额定电流强度IN的预设最小比例,并且最大比例优选为75%或70%或65%或60%或55%或50%或45%或40%或35%或30%和/或最小比例优选为65%或60%或55%或50%或45%或40%或35%或30%或25%或20%。
尤其是在模式A中优选规定,下限阈值
-取决于检测阈值和/或额定电流强度IN和/或回路电流强度IK;和/或
-大于或等于检测阈值;和/或
-至多为检测阈值的预设比例,该比例优选为5%或7%或10%或12%或15%或20%或25%或30%或35%或40%或45%或50%或60%或80%或100%或120%或150%或200%或250%或300%;和/或
-小于上限阈值;和/或
-小于或等于回路电流强度IK的预设比例,并且该比例优选为60%或50%或40%或30%或25%或20%或17%或15%或12%或11%或10%或7%或5%;
-小于或等于额定电流强度IN的预设比例,并且该比例优选为20%或17%或15%或12%或11%或10%或7%或5%或2%或1%。
优选规定,
-如果测试结果为负,则执行相应的应急计划,否则根据切换过程计划继续转换;或
-如果测试结果为正,则根据切换过程计划继续切换,否则执行相应的应急计划。
如果存在至少两个测试结果、例如对第一主路径中的电流i1测试的测试结果和/或对第一过渡路径中的电流i2测试的测试结果和/或对第二过渡路径中的或通过第一或第二抽头的电流i3测试的测试结果,则只要所述测试结果之一为负,则优选执行相应的应急计划,和/或如果所有测试结果为正和/或不为负,则根据切换过程计划继续转换。
优选规定,根据应急计划
-以相反的顺序执行先前根据切换过程计划实施的切换步骤;和/或
-将设备与交流电网断开;和/或
-生成相应于相应的负测试结果的警告信号。
根据第三方面,本发明提出一种电气设备,其构造和/或确定和/或适合用于实施根据前述权利要求之一所述的方法,该电气设备包括:
-可调绕组,其耦联到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头;
-有载分接开关,其连接到抽头上并且包括:负载引线、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置以及耦联到断路装置上的控制装置。
根据第四方面,本发明提出一种尤其是根据第三方面构造的电气设备,包括:
-可调绕组,其耦联到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头;
-有载分接开关,其连接到抽头上并且包括:负载引线、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置以及耦联到断路装置上的控制装置;
其中,
-这样构造所述有载分接开关,使得其为了改变可调绕组的有效匝数而能够根据预设切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在第一连续电流状态中负载电流从第一抽头经由第一主路径流向负载引线并且第二抽头与负载引线断开,在第二连续电流状态中负载电流从第二抽头经由第二主路径流向负载引线并且第一抽头与负载引线断开;
-所述切换过程计划规定:
从第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头通过第一过渡路径与负载引线连接或保持连接并且第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头通过第二过渡路径与负载引线连接,使得基于第一和第二抽头之间的阶跃电压,回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头与负载引线断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头通过第二主路径与负载引线连接;
-这样构造所述控制装置,使得其
可在切换步骤a和切换步骤c之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;
可确定负载电流的电流强度IL;
可根据负载电流强度IL确定测试时间点tT。
所述设备优选构造和/或确定和/或适合用于实施上述方法之一。
每种所提出的设备因此可监控第一主路径的按规定的断开。
每种所提出的设备优选对称地设计,使得其在相反方向上、即从第二连续电流状态转换到第一连续电流状态时可类似地监控第二主路径的按规定的断开。
每种所提出的设备可根据需要以任意方式构造并且例如包括至少一个或不包括附加可调绕组和/或至少一个或不包括附加有载分接开关和/或至少一个主绕组。
负载切换开关可根据需要以任意方式构造并且例如包括至少一个限流元件,其例如具有至少一个电阻和/或至少一个扼流圈。
优选在切换步骤a之前确定电流强度。
优选规定,
-所述控制装置包括负载电流传感器,其可以检测负载电流并且生成相应的测量信号,并且这样构造控制装置,使得其为了确定负载电流强度IL而使用该测量信号。
优选规定,
-这样构造所述控制装置,使得其可由该测量信号确定负载电流的过零点和/或从切换步骤a开始后负载电流的第一过零点tN和/或切换步骤b开始后负载电流的第一过零点tN。
优选规定,
-所述控制装置包括电流传感器,其可以检测在第一主路径中流动的电流i1并生成相应的测量信号,并且这样构造控制装置,使得其为了测试而将该测量信号与预设的检测阈值进行比较;如果该测量信号低于检测阈值,则测试结果被评估是正,否则为负。
优选规定,
-所述控制装置包括电流传感器,其可以检测在第一过渡路径中流动的电流i2并生成相应的测量信号,并且这样构造控制装置,使得其在模式B中为了测试而将该测量信号与预设的回路电流下阈值进行比较;如果该测量信号超过回路电流下阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
优选规定,
-所述控制装置包括电流传感器,其可以检测在第二过渡路径中流动的电流i3并生成相应的测量信号,并且这样构造控制装置,使得其在模式B中为了测试而将该测量信号与预设的回路电流上阈值进行比较;如果该测量信号低于回路电流上阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
根据第五方面,本发明提出一种尤其是根据第三和/或第四方面构造的电气设备,包括:
-可调绕组,其耦联到具有预设周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头;
-有载分接开关,其连接到抽头上并且包括:负载引线、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置以及耦联到断路装置上的控制装置;
其中,
-这样构造所述有载分接开关,使得其为了改变可调绕组的有效匝数而可根据预设切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在第一连续电流状态中负载电流从第一抽头经由第一主路径流向负载引线并且第二抽头与负载引线断开,在第二连续电流状态中负载电流从第二抽头经由第二主路径流向负载引线并且第一抽头与负载引线断开;
-所述切换过程计划规定:
从第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头通过第一过渡路径与负载引线连接或保持连接并且第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头通过第二过渡路径与负载引线连接,使得基于第一和第二抽头之间的阶跃电压,回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头与负载引线断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头通过第二主路径与负载引线连接;
-这样构造所述控制装置,使得其
可在切换步骤c和切换步骤d之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一过渡路径是否断开;
可确定负载电流的电流强度IL;
可根据负载电流强度IL确定测试时间点tT。
所述设备优选构造和/或确定和/或适合用于实施上述方法之一。
每种所提出的设备因此可监控第一过渡路径的按规定的断开。
每种所提出设备优选对称地设计,使得其在相反方向上、即从第二连续电流状态转换到第一连续电流状态时可类似地监控第二过渡路径的按规定的断开。
第一抽头与负载引线的断开优选在切换步骤c中或在切换步骤c和d之间进行。
优选在切换步骤c之前确定电流强度IL。
优选规定,
-所述控制装置包括电流传感器,其可以检测在第一过渡路径中流动的电流i2并生成相应的测量信号,并且这样构造控制装置,使得其为了测试而将该测量信号与预设的检测阈值进行比较;如果该测量信号低于检测阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
优选规定,
-所述断路装置包括:设置在第一主路径中的第一断路开关、设置在第一过渡路径中的第二断路开关、设置在第二过渡路径中的第三断路开关和设置在第二主路径中的第四断路开关。
断路装置可根据需要以任意方式构造并且例如包括至少一个或不包括附加断路开关。
优选规定,
-所述有载分接开关包括用于断路开关的直接驱动装置;
-所述控制装置耦联到直接驱动装置上并且这样构造,使得其根据应急计划而可这样控制直接驱动装置,使得以相反的顺序执行先前根据切换过程计划实施的切换步骤。
优选规定,
-对于每个断路开关,直接驱动装置具有一个自身的、单独的电机,该电机与相应断路开关耦联;或
-对于至少每两个断路开关,直接驱动装置具有一个共用的、与相应断路开关耦联的控制传动装置和一个共用的、与相应共用的控制传动装置耦联的电机。
优选规定,对于每个断路开关,直接驱动装置具有一个自身的、单独的电机,该电机与相应断路开关耦联。
优选规定,每个单独的电机这样与相应断路开关耦联,使得电机的运动直接和/或立即和/或无延迟地引起该断路开关的运动和/或操作。
在单独的电机和相应断路开关之间的耦联例如可包括至少一个轴和/或至少一个传动装置。
优选规定,
-对于至少每两个断路开关,直接驱动装置具有一个共用的、与相应断路开关耦联的控制传动装置和一个共用的、与相应共用的控制传动装置耦联的电机。
优选规定,
-每个共用的控制传动装置这样与相应断路开关耦联,使得该控制传动装置的运动直接和/或立即和/或无延迟地引起所述断路开关的运动和/或操作;和/或
-每个共用的电机这样与相应共用的控制传动装置耦联,使得电机的运动直接和/或立即和/或无延迟地引起该控制传动装置的运动。
在共用的控制传动装置和相应断路开关之间的耦联以及在共用的电机和相应共用的控制传动装置之间的耦联例如可包括至少一个轴和/或至少一个传动装置。每个共用的控制传动装置通常包括一个由相应共用的电机驱动的凸轮盘,其曲线被相应的断路开关扫描,使得这些断路开关以由曲线形状预先确定的时间顺序运动和/或操作。
直接驱动能够以简单的方式实现相配断路开关和控制传动装置运动的正和负加速度直至方向反转。
优选规定,至少一个所述断路开关构造为油开关或真空开关管。
优选规定,至少一个所述电流传感器包括饱和电流转换器。
在每种所提出的方法和设备中,路径的断开和/或断路开关的打开优选电流地进行。
优选规定,
-所述设备包括用于向交流电网提供感性无功功率和/或用于从交流电网补偿容性无功功率的可控或可变补偿扼流圈并且可调绕组构成补偿扼流圈的至少一部分;和/或
-所述设备包括具有初级侧和次级侧的可调变压器并且可调绕组构成初级侧或次级侧的至少一部分。
关于本发明的其中一方面、尤其是关于该方面的各个特征的说明和解释也相应适用于本发明的其它方面。
附图说明
下面参考附图示例性详细说明本发明的实施方式。但由此产生的各个特征不限于各个实施方式,而是可与上述各个特征和/或与其它实施方式的各个特征相连接和/或组合。附图中的细节仅是说明性的,但不是限制性的。权利要求中包含的附图标记不旨在以任何方式限制本发明的保护范围,而是仅参考附图中所示的实施方式。
在附图中:
图1示出具有处于第一连续电流状态中的有载分接开关的第一种实施方式的电气设备的第一种实施方式;
图2示出处于切换步骤a之后第一过渡阶段中的图1的有载分接开关;
图3示出处于切换步骤b之后第二过渡阶段中的图1的有载分接开关;
图4示出处于切换步骤c之后第三过渡阶段中的图1的有载分接开关;
图5示出处于切换步骤d之后第二连续电流状态中的图1的有载分接开关;
图6示出具有处于第一连续电流状态中的有载分接开关的第二种实施方式的电气设备的第二种实施方式;
图7示出在高负载电流下在第一相位的第一主路径中的电流的时间曲线图;
图8示出类似于图7的、相对于第一相位移动120°的第二相位的曲线图;
图9示出类似于图7的、在中等负载电流下的曲线图;
图10示出类似于图9的、相对于第一相位移动120°的第二相位的曲线图;
图11示出类似于图7的、在低负载电流下曲线图;
图12示出类似于图11的、在第一过渡路径中的电流的时间曲线图;
图13示出相应于图11的、在第二过渡路径中的电流的时间曲线图;
图14示出相应于图7的、在第一相位的第一过渡路径中的电流的时间曲线图。
具体实施方式
图1示意性示出电气设备10的第一种实施例,其例如是用于向三相交流电网(未示出)提供和/或供应无功功率并且用于从交流电网补偿容性无功功率的可控补偿扼流圈。所述交流电网具有例如50Hz的电源频率并且因此具有T=20ms的周期时间。
在本实施方式中,设备10对于交流电网的每个相位U、V、W包括根据第一种实施方式构造的有载分接开关11和可调绕组12,在此仅示出用于相位U的设备部分。可调绕组12包括多个抽头(其中仅示出第一抽头121和第二抽头122)以及连接到交流电网电源线N上的第一绕组端部123和第二绕组端部124并且设计用于预设的额定电流强度IN。如需要,可在第一绕组端部123和电源线N之间连接至少一个主绕组(未示出)和/或至少一个附加可调绕组(未示出)。第二绕组端部124例如构造为第三抽头,但其也可根据需要连接到星形点或三角形电路的角点上。
有载分接开关11包括具有两个活动触点131、132和三个固定触点133、134、135的选择器13、连接到选择器13上的负载切换开关14、连接到负载切换开关14上的负载引线15、用于选择器13和负载切换开关14的直接驱动装置16以及根据第一种实施方式构造的具有与直接驱动装置16连接的控制单元171的控制装置17。第一固定触点133连接到第一抽头121上,第二固定触点134连接到第二抽头122上,第三固定触点135连接到第三抽头或第二绕组端部124上。活动触点131、132在此例如触点接通第一抽头121或第二抽头122,但每个活动触点131、132也可借助直接驱动装置16选择性地移动到第三抽头124或其余抽头之一处并与它们触点接通。负载引线15例如接地,但其也可根据需要连接到地电位或连接到星点或连接到三角形电路的角点或连接到配置给设备10的相位V的负载引线(未示出)和/或连接到配置给设备10的相位W的负载引线(未示出)、或连接到附加有载分接开关(未示出)的负载引线(未示出),所述附加有载分接开关配置给设备10的相位U并且连接到附加可调绕组(未示出)上。
在有载分接开关11的该实施方式中,负载切换开关14包括具有四个通过直接驱动装置16操作的断路开关或真空开关管19、20、21、22的断路装置18以及两个过渡电阻23、24。真空开关管19…22和过渡电阻23、24对称分布在两个分支上。第一分支包括由第一真空开关管19和具有第一过渡电阻23与第二真空开关管20的第一串联电路组成的并联电路,并且第二分支包括由第四真空开关管22和具有第二过渡电阻24与第三真空开关管21的第二串联电路组成的并联电路。在第一分支中第一真空开关管19形成第一主路径并且第一串联电路20/23形成第一过渡路径。在第二分支中第四真空开关管22形成第二主路径并且第二串联电路21/24形成第二过渡路径。
这样构造断路装置18,使得其可借助通过直接驱动装置16操作的真空开关管19...22选择性地断开或连接每个主路径和每个过渡路径。
这样构造有载分接开关11,使得其为了改变可调绕组12的有效匝数、即为了改变可调绕组12的由负载电流iL穿流的部分而可根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在第一连续电流状态中负载电流iL从第一抽头121经由第一主路径流向负载引线15并且第二抽头122与负载引线15断开,在第二连续电流状态中负载电流从第二抽头122经由第二主路径流向负载引线15并且第一抽头121与负载引线15断开。
在本实施方式中,控制装置17包括用于每个断路开关的、分别构造为饱和电流转换器的电流传感器25、26、27、28以及一个构造为饱和电流转换器的负载电流传感器29。第一电流传感器25位于连接第一断路开关19的导线上并且可检测在第一主路径中流动的电流i1并生成相应的第一测量信号。第二电流传感器26位于连接第二断路开关20的导线上并且可检测在第一过渡路径中流动的电流i2并生成相应的第二测量信号。第三电流传感器27位于连接第三断路开关21的导线上并且可检测在第二过渡路径中流动的电流i3并生成相应的第三测量信号。第四电流传感器28位于连接第四断路开关22的导线上并且可检测在第二主路径中流动的电流i4并生成相应的第四测量信号。负载电流传感器29位于绕组端部123和电源线N之间的导线上并且可检测穿流可调绕组12的负载电流iL并生成相应的第五测量信号。
图1示出处于第一连续电流状态中的有载分接开关11,在其中负载电流iL从电源线N流向第一抽头121并且从那里进一步经由第一主路径流向负载引线15并且第二抽头122与负载引线断开。为此第一真空开关管19闭合并且第三和第四真空开关管21、22打开。在有载分接开关11的该实施方式中,第一抽头121例如还通过第一过渡路径与负载引线15连接。为此第二真空开关管20闭合。但第二真空开关管20也可打开,从而第一抽头121不通过第一过渡路径与负载引线15连接。
这样构造有载分接开关11,使得其为了改变可调绕组12的有效匝数而可根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态。在第二连续电流状态中负载电流iL从电源线N流向第二抽头122并且从那里进一步经由第二主路径流向负载引线15并且第一抽头121与负载引线断开。为此第四真空开关管22闭合并且第一和第二真空开关管19、20打开。在有载分接开关11的该实施方式中,第二抽头122例如还通过第二过渡路径与负载引线15连接。为此第三真空开关管21闭合。但第三真空开关管21也可打开,从而第二抽头122不通过第二过渡路径与负载引线15连接。
下面描述该切换过程计划。
在图2中示出处于切换步骤a之后的第一过渡阶段中的有载分接开关11。切换过程计划规定:从第一连续电流状态起在该切换步骤中第一抽头121通过第一过渡路径与负载引线15保持连接(或者即将连接,如果其之前在第一连续电流状态中断开的话)并且第一主路径断开。
在图3中示出处于切换步骤b之后的第二过渡阶段中的有载分接开关。切换过程计划规定:在切换步骤a之后在该切换步骤中第二抽头122通过第二过渡路径与负载引线15连接,从而基于第一和第二抽头121、122之间的阶跃电压,回路电流iK穿流过渡路径。
在图4中示出处于切换步骤c之后的第三过渡阶段中的有载分接开关11。切换过程计划规定:在切换步骤b之后在该切换步骤中第一抽头121与负载引线断开。
在图5中示出处于切换步骤d之后的第二连续电流状态中的有载分接开关11。切换过程计划规定:在切换步骤d之后在该切换步骤中第二抽头121通过第二主路径与负载引线连接。
在本实施方式中这样构造控制装置17,使得其借助控制单元171
-可在切换步骤a和切换步骤c之间预设测试时间点tT并且至少在该测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;
-可确定负载电流iL的电流强度IL;
-可根据负载电流强度IL确定测试时间点tT;
-为了确定负载电流强度IL,由负载电流传感器29的第五测量信号形成例如有效值;
-可由第五测量信号确定负载电流iL的过零点和在切换步骤a开始ta后负载电流iL的第一过零点tN和在切换步骤b开始tb后负载电流iL的第一过零点tN;
-如测试结果为正,则根据切换过程计划继续转换,否则执行应急计划;
-根据应急计划,这样控制直接驱动装置,使得以相反的顺序执行先前根据切换过程计划实施的切换步骤;
-在测试之前可将负载电流强度IL与预设的模式阈值SM进行比较,如果负载电流强度低于模式阈值SM,则根据模式B进行测试,否则根据模式A进行测试;
-预设延迟时间TV并且将测试时间点tT设定在切换步骤b之前以及在切换步骤a开始ta之后的延迟时间TV;
-可预设测试时间间隔TT,其从切换步骤a开始ta后负载电流的第一过零点延续至测试时间点tT,并且测试在测试时间间隔TT中进行。
因此,测试时间点tT和延迟时间TV取决于切换步骤a开始ta后负载电流的第一过零点tN。
在本实施方式中这样构造控制装置17,使得其借助控制单元171在模式A中
-为了测试,将第一电流传感器25的第一测量信号与预设的检测阈值SE进行比较,并且如果低于、即该第一测量信号小于检测阈值SE,则测试结果被评估为正,否则为负;
-在测试之前预设下限阈值SU,将负载电流强度IL与下限阈值SU进行比较并且在负载电流强度超过下限阈值SU时进行测试,否则执行应急计划;
-预设上限阈值SO,将负载电流强度IL与上限阈值SO进行比较并且在超过时、即负载电流强度大于上限阈值SO时,将延迟时间tV设定为预设值TV1,否则设定为预设值TV2>TV1;
-可预设第一缓冲时间TY1和第二缓冲时间TY2>TY1,其中TV1=T/2+D1且D1=DT+TY1并且TV2=T/2+D2且D2=DT+TY2并且DT是断开的断开持续时间。
延迟时间TV因此反序地取决于负载电流强度IL。
TV1和TV2因此与断开持续时间DT成比例,如DT=1.5ms,TY1=0ms,TY2=2.5ms,D1=1.5ms,D2=4ms,TV1=11.5ms,TV2=14ms。
模式阈值SM例如为额定电流强度IN的30%。检测阈值SE例如为额定电流强度IN的20%。上限阈值SO例如为额定电流强度IN的70%。下限阈值SU例如为额定电流强度IN的30%并且因此等于模式阈值SM。
在本实施方式中这样构造控制装置17,使得其借助控制单元171在模式B中
-为了测试,
预设回路电流下阈值SKU,将第二电流传感器26的第二测量信号与回路电流下阈值SKU进行比较,如果超过、即该测量信号大于回路电流下阈值SKU,则测试结果被评估为正,否则为负;
预设回路电流上阈值SKO,将第三电流传感器27的第三测试信号与回路电流上阈值SKO进行比较,如果低于、即该测量信号小于回路电流上阈值SKO,则测试结果被评估为正,否则为负。
-预设延迟时间TV并且将测试时间点tT设定在切换步骤b开始tb之后延迟时间TV处。
回路电流下阈值SKU例如为额定电流强度IN的40%。回路电流上阈值SKO例如为额定电流强度IN的80%并且因此大于回路电流下阈值SKU。
在本实施方式中这样构造控制装置17,使得其借助控制单元171
-可在切换步骤c和切换步骤d之间预设测试时间点tT并且可至少在该测试时间点tT处测试第一过渡路径是否断开;
-可根据负载电流强度IL确定测试时间点tT;
-为了测试,将第二电流传感器26的第二测量信号与检测阈值SE进行比较,如果低于、即该测量信号小于检测阈值SE,则测试结果被评估为正,否则为负。
在图6中示意性示出设备10的第二种实施方式。其与第一种实施方式类似,因此下面主要详细说明差异。
在该实施方式中,有载分接开关11根据第二种实施方式构造,其与第一种实施方式类似,因此下面主要详细说明差异。
在有载分接开关11的该实施方式中,第一分支的第一和第二真空开关管19、20以及第二分支的第三和第四真空开关管21、22各自串联连接。第一分支的第一过渡电阻23连接在第二真空开关管20和第一电流传感器25之间,第二分支的第二过渡电阻24连接在第三真空开关管21和第四电流传感器28之间。
在第一分支中第一和第二真空开关管19、20形成第一主路径并且第二真空开关管20和第一过渡电阻23形成第一过渡路径。在第二分支中第三和第四真空开关管21、22形成第二主路径并且第三真空开关管21和第二过渡电阻24形成第二过渡路径。
结合设备10的第一种实施方式描述的切换过程计划也类似适用于设备10的该实施方式。
图7示出在SO<IL的高负载电流iL时穿流在相位U的第一主路径中的第一真空开关管19的电流i1的时间曲线图。
由于第一和第二种实施方式中的设备10是用于向交流电网提供感性无功功率和/或用于从交流电网补偿容性无功功率的可控或可变补偿扼流圈,控制装置17在本实施方式中例如包括无功功率控制器(未示出),其用于调节待由补偿扼流圈或者说设备10提供和/或补偿的无功功率和/或将交流电网的无功功率保持在预先确定的无功功率带中。
当无功功率控制器例如识别交流电网的无功功率离开无功功率带时,控制装置17则生成相应的切换信号,以便从设备10或有载分接开关11当前所处的第一连续电流状态转换到第二连续电流状态中,其适于使交流电网的无功功率再次返回无功功率带中。在控制装置17生成该切换信号之后,该控制装置实施上述本发明或提出的、用于改变可调绕组12的有效匝数的方法。
首先控制装置17确定负载电流iL的负载电流强度IL,将其与模式阈值SM进行比较并且在负载电流强度低于模式阈值时根据模式B进行测试,否则根据模式A进行测试。
由于负载电流iL大,所以SO<IL并且SM<SO并且因此SM≤IL,因此控制装置17选择模式A。
在时间点ta处执行切换步骤a,在时间点tb处执行切换步骤b,在测试时间点tT处进行测试。在切换步骤a中打开的第一真空开关管19中的电弧在正常情况下最初不形成故障并且由线LB表示,电流i1继续基本上不变地流过第一主路径。第一电流传感器25的第一测量信号通过线MS表示,在时间点t1处电流i1超过检测阈值SE并且在时间点t2处电流i1低于检测阈值SE,从而测量信号MS在t1之前为关(AUS)、在t1和t2之间为开(EIN)并且在t2后再次为关。在正常情况下电弧LB在自ta开始起的第一过零点tN处熄灭,从而测量信号MS从tN起继续为关。在故障情况下、即当第一真空开关管19未按规定打开时,电弧LB在过零点tN处不熄灭(通过虚线LB表示),因此电流i1继续流过(通过虚线i1'表示)并且测量信号MS为开(通过虚线MS表示)。
电流i1在ta和tN之间在正常情况下为i1=iL并且从tN起在正常情况下为i1=0(通过粗实线i1表示)并且在故障情况下从tN起为i1'=iL(通过粗虚线i1'表示)。
根据模式A,控制装置17在时间间隔TT内测试电流i1是否低于检测阈值SE。为此控制装置测试第一测量信号MS是关还是开并且控制装置最早在时间点t3并且最晚在时间点tt处识别测量信号MS在时间间隔TT内是相应于正常情况持续为关还是相应于故障情况接通至少一次。
图8是相应于图7的、在大负载电流iL时穿流在相对于相位U移动120°的相位V的第一主路径中的第一真空开关管19的电流i1的时间曲线图。
为了监控第一真空开关管19,控制装置17这样选择测试时间点tT,使得其位于切换步骤a开始ta之后的预设延迟时间TV=TV1处。在此考虑,在相位V中(在其中电弧LB在相应第一真空开关管按规定打开时在正常情况下比在相位U中更晚熄灭)也有足够时间来评估相应第一测量信号。
由于ta在tN之前不久,以致第一真空开关管19在tN处尚未完全打开,因此电弧LB在正常情况下也可在时间点tN处未熄灭,而是在下一过零点、即时间点tN'处才熄灭。
电流i1在ta和tN'之间在正常情况下为i1=iL并且从tN'起在正常情况下为i1=0(通过粗实线i1表示)并且在故障情况下从tN'起为i1'=iL(通过粗虚线i1'表示)。
图9示出相应于图7的、在中等电流iL且SU<IL<SO时相位U的电流i1的时间曲线图。
由于负载电流iL为中等、即SU<iL<SO且SM=SU并且因此SM<IL,因此控制装置17选择模式A。
由于该中等负载电流iL小于图7和8的大负载电流iL,因此t1和t2之间的时间间隔大于在大负载电流iL时的相应时间间隔,因此由该时间间隔的长度可确定负载电流强度IL。
图10示出相应于图9的、在中等负载电流iL时相位V的电流i1的时间曲线图。
在该中等负载电流时,控制装置17预设延迟时间TV=TV2,其大于大负载电流时的延迟时间。为此控制装置例如这样控制直接驱动装置16,使得其速度相对于大负载电流减小。
图11示出相应于图7的、在低负载电流iL且IL<SU=SM时相位U的电流i1的时间曲线图和穿流在相位U的第一过渡路径中的第二真空开关管20的电流i2的时间曲线图。
由于负载电流iL低,适用iL<SU和SU=SM并且因此IL<SM,因此控制装置17选择模式B。
在低负载电流iL时无法如在根据图7至10的大和中等负载电流iL时根据模式A进行测试,因为负载电流iL从未安全且能可靠检测地超过检测阈值SE。因此,无论在正常情况还是在故障情况下第一测量信号MS直至时间点t1为关。
在时间点tb处在正常情况下当在切换步骤a中第一真空开关管19按规定打开时并且在切换步骤b中第二真空开关管20按规定闭合时回路电流iK穿流第一固定触点133、具有第二真空开关管20的第一过渡路径、具有第三真空开关管21的第二过渡路径和第二固定触点134,并且负载电流iL附加地流过第一固定触点133、具有第二真空开关管20的第一过渡路径和负载引线15,并且没有电流流过具有第一真空开关管19的第一主路径(参见图3)。因此穿流第一过渡路径的电流i2为i2=iK+iL(通过细虚线表示),穿流第二过渡路径和第三真空开关管21的电流i3为i3=iK(图13)并且穿流第一主路径的电流i1为i1=0。
在故障情况下,即当第一真空开关管19在切换步骤a中并未按规定打开时,电弧LB在过零点tN处未熄灭,以致具有第一过渡电阻23的第一过渡路径被几乎没有电阻的第一主路径跨接并且回路电流iK现在以双倍于正常情况下的电流强度穿流第一主路径和具有第二过渡电阻24的第二过渡路径。负载电流iL现在也显著高于正常情况下流过第一主路径的负载电流,因此在故障情况下穿流第一主路径的电流i1'(通过虚线i1'表示)近似为i1'=2xi2,并且在故障情况下穿流第二过渡路径的电流i3'(图13中通过虚线i3'表示)为i3'=2xiK。由于负载电流iL较小且IL<SU,因此其即使在最不利的情况下也不会如此强地补偿回路电流iK,以致在故障情况下i1'<SU或甚至i1'<SE。因此电流i1'如此之强,以致其安全且能可靠检测地超过检测阈值SE,使得测量信号MS(通过虚线MS表示)在t1和t2之间、即在自tb起的第一过零点tN之前并且自t3起、即在tN之后为开。
电流i1在正常情况下从tb起为i1=0(通过粗实线i1表示),并且在故障情况下近似为i1'=2xi2(通过粗虚线i1'示出)。
根据模式B,控制装置17根据第一种变型方案在切换步骤b和c之间在开始于时间点tb的时间间隔TT内测试电流i1是否低于检测阈值SE。为此控制装置测试第一测量信号MS是关还是开并且其在故障情况下最早在时间点t1并且最晚在时间点tt处识别该测量信号MS在时间间隔TT内是相应于正常情况持续为关还是相应于故障情况至少接通一次。
控制装置17在此对于时间间隔TT选择值TT=T/4。
图12示出相应于图11的、在低负载电流IL时相位U的电流i2的时间曲线图。
电流i2在tb和tc之间在正常情况下为i2=iK(通过粗实现iK表示)并且在故障情况下近似为i2'<iL(通过粗虚线i2'表示)。
根据模式B,控制装置17根据第二种变型方案在切换步骤b和c之间在开始于时间点tb的时间间隔TT内测试电流i2是否超过回路电流下阈值SKU。为此控制装置测试第二电流传感器26的第二测量信号MS是为开还是关并且其最早在时间点t1并且最晚在时间点tt处识别该测量信号MS在时间间隔TT内是相应于正常情况至少接通一次还是相应于故障情况持续为关。
控制装置17在此对于时间间隔TT选择值TT=T/2并且对于第二电流传感器26的检测阈值SE选择值SE=SKU。
图13示出相应于图12的、在低负载电流iL时相位U的电流i3的时间曲线图。
电流i3在tb和tc之间在正常情况下为i3=iK(通过粗实线i3表示)并且在故障情况下为i3'=2xiK(通过粗虚线i3'表示)。
根据模式B,控制装置17根据第三种变型方案在切换步骤b和c之间在开始于时间点tb的时间间隔TT内测试电流i3是否低于回路电流上阈值SKO。为此控制装置测试第三电流传感器27的第三测量信号MS是关还是开并且其最早在时间点t1并且最晚时间点tt处识别该测量信号MS在时间间隔TT内是相应于正常情况持续为关还是相应于故障情况至少接通一次。
控制装置17在此对于时间间隔TT选择值TT=T/2并且对于第三电流传感器27的检测阈值SE选择值SE=SKO。
图14示出相应于图7的、在高负载电流iL时相位U的电流i2的时间曲线图。
为了监控第二真空开关管20,控制装置17这样选择测试时间点tT,使得它位于切换步骤c开始tc之后的预设延迟时间TV=TV1。在此考虑,也在相位V中(在其中电弧LB在相应第二真空开关管20按规定打开时比相位U更晚熄灭)有足够时间用于第二测量信号的评估。
电流i2在ta和tN之间在正常情况下为i2=iK+iL(通过粗实线i2表示)并且从tN起在故障情况下为i2'=iK+iL(通过粗虚线i2'表示)。
控制装置17在时间间隔TT内测试电流i2是否低于检测阈值SE。为此控制装置测试第二测量信号MS是关还是开并且其最早在时间点t3并且最晚在时间点tt处识别该测量信号MS在时间间隔TT内是相应于正常情况始终为关还是相应于故障情况接通至少一次。
附图标记列表
10 电气设备
11 有载分接开关
12 可调绕组
121/122 12的第一/第二抽头
123 12的第一绕组端部
124 12的第二绕组端部、12的第三抽头
13 选择器
131/132 13的第一/第二活动触点
133/134/135 13的第一/第二/第三固定触点
14 负载切换开关
15 负载引线
16 直接驱动装置
17 控制装置
171 17的控制单元
18 断路装置
19 第一真空开关管
20 第二真空开关管
21 第三真空开关管
22 第四真空开关管
23 第一过渡电阻
24 第二过渡电阻
25 第一电流传感器
26 第二电流传感器
27 第三电流传感器
28 第四电流传感器
29 负载电流传感器
N 交流电网的电源线
U、V、W 交流电网的相

Claims (25)

1.用于改变在电气设备(10)中的可调绕组(12)的有效匝数的方法,
-所述可调绕组(12)耦联到具有预设的周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);
-根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在所述第一连续电流状态中负载电流(iL)从第一抽头(121)经由第一主路径流向负载引线(15)并且第二抽头(122)与负载引线(15)断开,在所述第二连续电流状态中负载电流从第二抽头(122)经由第二主路径流向负载引线(15)并且第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
-所述切换过程计划规定:
从所述第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头(121)通过第一过渡路径与负载引线(15)连接或保持连接并且将第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头(122)通过第二过渡路径与负载引线(15)连接,使得基于所述抽头(121、122)之间的阶跃电压而使回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头(122)通过第二主路径与负载引线(15)连接;
-在切换步骤a和切换步骤c之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;
-确定负载电流的电流强度IL;
-所述测试时间点tT取决于负载电流强度IL。
2.根据前述权利要求所述的方法,其中,所述测试包括:
检测在第一主路径中流动的电流i1并将其与预设的检测阈值(SE)进行比较;
如果该电流低于所述检测阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
3.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,所述测试时间点tT在切换步骤a开始(ta)之后的预设延迟时间TV处。
4.根据前述权利要求中之一所述的方法,其中,所述测试时间点tT在切换步骤b之前。
5.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-在所述测试之前将负载电流强度IL与预设的模式阈值(SM)进行比较;
-如果所述负载电流强度超过所述模式阈值,则根据模式A进行测试,否则根据模式B进行。
6.根据前述权利要求所述的方法,其中,在所述模式A中该方法根据权利要求4设计。
7.根据前述权利要求所述的方法,其中,该方法根据权利要求18至19之一设计。
8.根据权利要求5至7之一所述的方法,其中,在模式B中
-所述测试时间点tT在切换步骤b之后;
-所述测试包括:
检测在第一过渡路径中流过的电流i2并将其与预设的回路电流下阈值(SKU)进行比较;
如果该电流超过所述回路电流下阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
9.根据权利要求8至8之一所述的方法,其中,
-所述测试包括:检测在第二过渡路径中流动的或流过第一或第二抽头的电流i3并将其与预设的回路电流上阈值(SKO)进行比较;
-如果该电流低于所述回路电流上阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
10.根据权利要求8至9之一所述的方法,其中,所述测试时间点tT在切换步骤b开始(tb)之后的预设延迟时间TV处。
11.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-所述测试在测试时间间隔TT中进行,所述测试时间间隔自切换步骤a开始(ta)后负载电流的第一过零点tN起至所述测试时间点tT;和/或
-所述测试自切换步骤a开始(ta)后负载电流的第一过零点tN起或之后并且直至所述测试时间点tT进行。
12.尤其是根据前述权利要求之一所述的用于改变在电气设备(10)中的可调绕组的有效匝数的方法,其中,
-可调绕组(12)耦联到具有预设的周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);
-根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在所述第一连续电流状态中负载电流(iL)从第一抽头(121)经由第一主路径流向负载引线(15)并且第二抽头(122)与负载引线(15)断开,在所述第二连续电流状态中负载电流从第二抽头(122)经由第二主路径流向负载引线(15)并且第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
-所述切换过程计划规定:
从所述第一连续电流状态起在切换步骤a中将第一抽头(121)通过第一过渡路径与负载引线(15)连接或保持连接并且将第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头(122)通过第二过渡路径与负载引线(15)连接,使得基于所述抽头(121、122)之间的阶跃电压而使回路电流iK流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一过渡路径断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头(122)通过第二主路径与负载引线(15)连接;
-在切换步骤c和切换步骤d之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一过渡路径是否断开;
-确定负载电流的电流强度IL;
-所述测试时间点tT取决于负载电流强度IL。
13.根据前一权利要求所述的方法,其中,所述测试包括:
检测在第一过渡路径中流动的电流i2并将其与预设的检测阈值(SE)进行比较;
如果该电流低于所述检测阈值,则测试结果被评估为正,否则为负。
14.根据权利要求12至13之一所述的方法,其中,
-所述测试时间点tT在切换步骤c开始(tc)之后的预设延迟时间TV处;
-所述测试时间点tT在切换步骤d之前。
15.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-所述测试在测试时间间隔TT中进行,所述测试时间间隔自切换步骤c开始(tc)后负载电流的第一过零点tN至所述测试时间点tT;和/或
-所述测试自切换步骤c开始(tc)后负载电流的第一过零点tN起或之后并且直至所述测试时间点tT进行。
16.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-所述切换过程计划规定:
在切换步骤a中,通过打开第一主路径中的第一断路开关来断开第一主路径;和/或
在切换步骤c中,通过断开第一过渡路径、尤其是通过打开第一过渡路径中的第二断路开关来断开第一抽头与负载引线;和/或
通过切换步骤d或在切换步骤d之后达到第二连续电流状态;
-通过测试第一断路开关是否打开来测试第一主路径;和/或
-通过测试第二断路开关是否打开来测试第一过渡路径;和/或
-至少一个所述断路开关构造为油开关或真空开关管;和/或
-至少一个所述断路开关借助直接驱动装置操作。
17.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-借助连接到可调绕组的抽头上的有载分接开关来改变有效匝数;
-所述有载分接开关借助直接驱动装置驱动和/或包括至少一个断路开关。
18.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-将负载电流强度IL与预设的上限阈值(SO)进行比较;
-如果负载电流强度超过所述上限阈值,则延迟时间tV被设定为预设值TV1,否则被设定为预设值TV2>TV1。
19.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-在所述测试之前将负载电流强度IL与预设的下限阈值(SU)进行比较;
-如果该负载电流强度超过所述下限阈值,则进行测试,否则执行相应的应急计划。
20.根据前述权利要求之一所述的方法,其中,
-如果测试结果为正,则根据所述切换过程计划继续转换,否则执行相应的应急计划;
-根据所述应急计划
以相反的顺序执行先前根据所述切换过程计划实施的切换步骤;和/或
将设备(10)与交流电网断开;和/或
生成相应于相应的负测试结果的警告信号。
21.电气设备(10),其构造和/或确定和/或适合用于实施根据前述权利要求之一所述的方法,包括:
-可调绕组(12),其耦联到具有预设的周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);
-有载分接开关(11),其连接到抽头(121、122)上并且包括:负载导线(15)、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置(18)以及耦联到断路装置(18)上的控制装置(17)。
22.尤其是根据前一权利要求所述的电气设备(10),包括:
-可调绕组(12),其耦联到具有预设的周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);
-有载分接开关(11),其连接到抽头(121、122)上并且包括:负载引线(15)、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于能够断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置(18)以及耦联到断路装置(18)上的控制装置(17);
其中,
-这样构造所述有载分接开关(11),使得其为了改变可调绕组(12)的有效匝数而能够根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在所述第一连续电流状态中负载电流(iL)从第一抽头(121)经由第一主路径流向负载引线(15)并且第二抽头(122)与负载引线(15)断开,在所述第二连续电流状态中负载电流从第二抽头(122)经由第二主路径流向负载引线(15)并且第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
-所述切换过程计划规定:
从所述第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头(121)通过第一过渡路径与负载引线(15)连接或保持连接并且将第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头(122)通过第二过渡路径与负载引线(15)连接,使得基于所述抽头(121、122)之间的阶跃电压而使回路电流(iK)流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头(122)通过第二主路径与负载引线(15)连接;
-这样构造所述控制装置(17),使得其
能够在切换步骤a和切换步骤c之间的至少一个预设测试时间点tT处测试第一主路径是否断开;
能够确定负载电流的电流强度IL;
能够根据负载电流强度IL确定所述测试时间点tT。
23.尤其是根据前述权利要求之一所述的电气设备(10),包括:
-可调绕组(12),其耦联到具有预设的周期时间T的交流电网上、设计用于预设的额定电流强度IN并且包括第一和第二抽头(121、122);
-有载分接开关(11),其连接到抽头(121、122)上并且包括:负载引线(15)、第一主路径、第一过渡路径、第二过渡路径、第二主路径、构造用于能够断开和连接每个主路径和每个过渡路径的断路装置(18)以及耦联到断路装置(18)上的控制装置(17),
其中,
-这样构造所述有载分接开关(11),使得其为了改变可调绕组(12)的有效匝数而能够根据预设的切换过程计划从第一连续电流状态转换到第二连续电流状态,在所述第一连续电流状态中负载电流(iL)从第一抽头(121)经由第一主路径流向负载引线(15)并且第二抽头(122)与负载引线(15)断开,在所述第二连续电流状态中负载电流(iL)从第二抽头(122)经由第二主路径流向负载引线(15)并且第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
-所述切换过程计划规定:
从所述第一连续电流状态起,在切换步骤a中将第一抽头(121)通过第一过渡路径与负载引线(15)连接或保持连接并且将第一主路径断开;
在切换步骤a之后,在切换步骤b中将第二抽头(122)通过第二过渡路径与负载引线(15)连接,使得基于第一和第二抽头(121、122)之间的阶跃电压而使回路电流(iK)流过过渡路径;
在切换步骤b之后,在切换步骤c中将第一抽头(121)与负载引线(15)断开;
在切换步骤c之后,在切换步骤d中将第二抽头(122)通过第二主路径与负载引线(15)连接;
-这样构造所述控制装置(17),使得其
能够在切换步骤c和切换步骤d之间的至少一个预设的测试时间点tT处测试第一过渡路径是否断开;
能够确定负载电流的电流强度IL;
能够根据负载电流强度IL确定所述测试时间点tT。
24.根据前述权利要求之一所述的设备(10),其中,
-所述断路装置(18)包括:设置在第一主路径中的第一断路开关(19)、设置在第一过渡路径中的第二断路开关(20)、设置在第二过渡路径中的第三断路开关(21)和设置在第二主路径中的第四断路开关(22);
-所述有载分接开关(11)包括用于断路开关的直接驱动装置(16);
-所述控制装置耦联到直接驱动装置上并且这样构造,使得其根据应急计划能够这样控制所述直接驱动装置,使得以相反的顺序执行先前根据所述切换过程计划实施的切换步骤。
25.根据前述权利要求之一所述的方法或设备(10),其中,
-所述设备(10)包括用于向交流电网提供感性无功功率和/或用于从交流电网补偿容性无功功率的可控或可变的补偿扼流圈并且可调绕组(12)构成该补偿扼流圈的至少一部分;和/或
-所述设备(10)包括具有初级侧和次级侧的可调变压器并且可调绕组(12)构成初级侧或次级侧的至少一部分。
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