用于測量/控制裝置的選擇性并聯運行方法與流程

本發明涉及一種用于測量/控制裝置的選擇性并聯運行方法。該方法用于變壓器的并聯運行調節。為此，在一個并聯電路中設有多個變壓器。所述變壓器中的每個變壓器配設有測量/控制裝置和分接開關。分接開關的所有測量/控制裝置經由通信連接彼此連接。
背景技術：
：對于各分接變壓器的并聯控制基本上普遍認同兩種方法。第一種方法、所謂的同步控制僅能在相同的電壓、功率、短路電壓、分接電壓和分接數的變壓器中實施。在該方法中分別并聯的組的所有變壓器必須處于相同的運行狀態。該方法也已知為“主-從-方法”此外是用于并聯控制在三相交流電組中的單相變壓器的唯一方法。在歐洲專利申請ep2389723a2中公開的第二種方法根據所謂的回路無功電流法運行。這種類型的并聯運行控制主要使用在具有不同分接數和不同分接電壓的變壓器的并聯運行中。所述用于并聯控制的方法使得除了電壓調節器之外不再需要附加裝置，從而可以省去在并聯運行的變壓器的測量轉換器之間導電的橫向連接。此外確保，從并聯運行中移出的變壓器不影響剩余變壓器的并聯運行并且使得在測量/控制裝置的配置方面不需要變化。現在數學上導出所有由電流或電壓轉換器檢測到的測量值。由此能夠利用非常簡單的轉換器電路提供所有為了控制并聯運行的變壓器必要的電氣參數。在測量轉換器與相應測量/控制裝置之間的電纜布置因此降低到最小，從而即使在變壓器的并聯控制中對于每個變壓器也分別僅需要一個電流轉換器和一個電壓轉換器。各個變壓器的測量/控制裝置都經由can總線彼此連接。測量值因此在各個測量/控制裝置之間相互交換。對于發生can總線中斷的情況，并聯電路轉移到緊急運行中或者在最糟糕情況下電網中的并聯電路處于緊急運行中。國際專利申請wo93/17480a1公開了一種用于在變壓器的并聯運行中電壓調節的裝置。每個變壓器具有一個分接開關。該分接開關與微處理器控制的數字調節器(測量/控制裝置)連接，所述數字調節器調節分接電壓。此外，每個數字調節器具有接口，各數字調節器通過所述接口連接成環并且各數字調節器經由所述環相互交換測量和調節值。利用這些值，數字調節器將在變壓器之間流動的補償電流調節到最小。各個變壓器的分接開關自動引入運行狀態中，其中在變壓器之間的回路無功電流達到最小。歐洲專利申請ep0482361a2公開了一種用于分接變壓器的并聯運行調節的方法，所述分接變壓器以任意連接組合作用于雙母線系統。在此，給每個分接變壓器配設單獨的調節器，該調節器作用于所屬的馬達驅動器，所述馬達驅動器又操作所屬的分接開關。在該方法中，在并聯控制裝置中首先檢測當前變壓器配置。緊接著給該裝置傳送所有分接變壓器的電壓和電流的當前幅值和相位值，由此對于每個分接變壓器確定部分負載電流和回路無功電流并且由此形成用于相應測量/控制裝置的干擾量。德國專利文獻de4004671c1公開了一種用于在多個任意地并聯連接在不同母線上的可以具有不同分接數和電壓分接的分接變壓器中自動地計算機輔助地識別設備配置的方法以及其調節。在此，配設給每個分接變壓器的調節器分別周期性地檢測電流和電壓的有功和無功部分。在主調節器中進行相應變壓器與對應的母線之間的分配。緊接著依次對于所有母線確定在其上連接的變壓器的回路無功電流。最后，將經修正的電壓值作為新的理論值反饋給調節器。德國專利申請de10039918a1公開了一種自適應的功率因子調節(pf調節)，以用于使得由并聯連接的三相交流電變壓器在電網中產生的回路電流最小化。變壓器的電動勢(emk)根據確定的值變化，通過在每個變壓器的饋入點上的cosφ(cosφist)與電網的理論cosφ(cosφsoll)的比較求得該值，并且其中在調節回路電流最小化時一次性正確輸入的cosφsoll自動匹配于電網情況在隨后時間上的變化。技術實現要素：本發明的任務在于，提出一種用于在測量/控制裝置與配設給變壓器的分接開關之間通信故障時變壓器的并聯運行調節的方法，從而在繼續運行并聯連接的變壓器時防止產生過高的導致損耗功率的回路無功電流的危險。該任務通過包括權利要求1的特征的方法解決。按照本發明的方法的特征在于，相應測量/控制裝置的至少一個測量值經由通信連接傳輸給n-1個測量/控制裝置。根據測量/控制裝置的測量值對于每個測量/控制裝置實施由回路無功電流引起的調節偏差的計算。配設給每個變壓器的分接開關基于計算出的調節偏差這樣操作，使得實施對于相應變壓器的回路無功電流的最小化。對于通信連接中斷的情況，表現為至少一個所述測量/控制裝置的信號的缺失并且其由所有其余測量/控制裝置確定。至少一個涉及通信連接中斷的變壓器的對于最小化回路無功電流所需要的調節偏差確定。這根據在一個時刻之前經由通信連接接收到的測量值實現，該測量值已由至少另一變壓器的配設的測量/控制裝置傳輸。在此，所述至少一個測量/控制裝置不涉及中斷。在涉及中斷的測量/控制裝置中自身當前測量到的測量值一同考慮到調節偏差的確定中。按照本發明的方法的優點在于，用于并聯電路的各個變壓器的調節過程繼續進行，并且配設給各個變壓器的分接開關供以相應的控制信號，以便使得用于各個變壓器的回路無功電流最小化或者如果可能達到0。在一種實施方式中，在并聯電路的每個測量/控制裝置上測量到的相應變壓器的測量值是隨時間變化的有功電流和隨時間變化的無功電流。由于通信連接的中斷而孤立的測量/控制裝置的測量值在中斷的持續時間上以自身當前測量到的測量值和以在中斷時刻視為不變的、在中斷之前最后傳輸的其余測量/控制裝置的測量值實施用于最小化回路無功電流的所需要的調節偏差的計算。因此并聯電路的所有變壓器保持獲得并聯電路的并聯運行調節的動態性。“孤立的變壓器”的涉及中斷的測量/控制裝置因此采用最后由相應變壓器的相應測量/控制裝置測量到的(亦即傳輸給“孤立的變壓器”的)值。所述方法的實施方式的一種可能性在于，對于一個測量/控制裝置與其他測量/控制裝置的通信完全中斷的情況，該測量/控制裝置以其他測量/控制裝置的最后的測量值繼續實施按照本發明的回路無功電流最小化的方法。只要一個測量/控制裝置還與至少另一測量/控制裝置具有通信，那么所述測量/控制裝置僅以還通信的測量/控制裝置實施回路無功電流最小化的方法。其他可能涉及通信故障的測量/控制裝置不被還通信的測量/控制裝置考慮。按照所述方法的一種實施方式，在繼續經由通信連接彼此連接的測量/控制裝置中，用于最小化回路無功電流的調節偏差的計算可以以自身當前測量到的測量值和其余還經由通信連接進行連接的測量/控制裝置的當前測量到的測量值來實現。按照所述方法的另一可能實施方式，在繼續經由通信連接彼此連接的測量/控制裝置中用于最小化回路無功電流的調節偏差的計算可以以自身當前測量到的測量值和其余還經由通信連接進行連接的測量/控制裝置的當前測量到的測量值實現。此外，所述繼續經由通信連接彼此連接的測量/控制裝置使用由于通信連接在一個時刻或在一序列時刻的中斷而視為孤立的測量/控制裝置的視為不變的測量值。這具有如下優點，較大數量的測量值被用于計算用于回路無功電流最小化的調節偏差。因此測量/控制裝置使用當前測量到的測量值和自從并聯調節的一個時刻起被視為不變的測量值。被視為不變的測量值源自至少一個與變壓器的并聯電路的其他測量/控制裝置沒有通信連接的測量/控制裝置。在中斷時刻之前發送給所述其他測量/控制裝置的測量值被用于進一步的調節過程。如果其他測量/控制裝置失去與還經由通信連接進行連接的測量/控制裝置的通信連接，那么將在中斷時刻之前由視為孤立的測量/控制裝置發送的測量值用于調節過程。在另一實施方式中，在所述并聯電路中設有的變壓器的數量大于或等于2并且小于或等于16。按照所述方法的一種實施方式，經由通信連接傳輸的測量/控制裝置的信號包括相應測量/控制裝置的準備信號和相應測量/控制裝置的測量值。在此，準備信號的缺失和/或相應測量/控制裝置的測量值的缺失表明中斷。這表示，涉及中斷的至少一個測量/控制裝置是孤立的并且由該測量/控制裝置在中斷時刻之前發送的測量值對于調節過程假定為恒定不變。由測量/控制裝置發送的準備信號可以以比測量/控制裝置的測量值的發送頻率更高或相同的頻率發送。本發明的優點在于，不禁用在并聯電路的變壓器[n]上的測量/控制裝置。僅將分電流(無功電流部分以及有功電流部分)的總和上的[n-1]部分視為不變的。然而這僅適用于直接配設給變壓器[n]的測量/控制裝置。該測量/控制裝置不具有通信并且僅無功電流ibi和有功電流iwi的自身可測量到的部分(其中i＝1,...n)一同考慮到負載的相位角計算中。因此適用：iw1+iw2+iw3+...+iwn-1+iwn＝∑iw，其中iw1+iw2+iw3+...+iwn-1＝常數；以及ib1+ib2+ib3+...+ibn-1+ibn＝∑ib，其中ib1+ib2+ib3+...+ibn-1＝常數。因此顯著降低產生回路無功電流的危險，也因為所有其他測量/控制裝置可以根據相同計算規則運行并且保持調節電路的至少一個部分動態。電壓帶的附加的監控是在通信故障的情況下確保并聯運行的變壓器的運行狀態安全的另一措施。測量/控制裝置優選構成為分接開關的電壓調節器。附圖說明在以下參照附圖更詳細地描述本發明及其優點。其中：圖1示出在并聯電路的變壓器上測量到的電壓和調節電壓的時間曲線；圖2示出由現有技術已知的三個變壓器的并聯電路的示意圖；圖3示出由現有技術已知的用于并聯控制多個具有分接開關的變壓器的方法的示意流程圖；圖4在電氣矢量圖中示出用于確定由總有功電流和總無功電流形成的向量角度的示意圖；圖5示出各負載情況的示意圖和在兩個變壓器的并聯運行時分別引起的調節偏差；以及圖6示出圖3的三個變壓器的并聯電路的示意圖，在其中應用按照本發明的方法并且僅第二變壓器的分接開關的測量/控制裝置涉及中斷。具體實施方式在附圖中，對于本發明的相同或作用相同的元素應用相同的附圖標記。此外，出于清晰的目的在各個附圖中僅示出對于相應附圖的描述所需要的附圖標記。圖1示出在變壓器并聯電路的變壓器上測量到的電壓um的時間曲線，所述測量到的電壓在時間上看處在由上電壓水平5與下電壓水平6限定的區間3中。在上電壓水平5與下電壓水平6之間存在電壓理論值1，要調節的電壓uregel可以圍繞該理論值波動，而分接開關不用將變壓器的次級側切換更高一級或多級或者將變壓器的次級側切換更低一級或多級。分接開關僅當要調節的電壓uregel對于預定的時間段7超過上電壓水平5或低于下電壓水平6時才進行切換。通過操作分接開關——如在圖1中所示的那樣——所述要調節的電壓uregel又回到區間3中。如在圖1中同樣所示的那樣，調節電壓uregel由測量到的電壓um、基于回路無功電流的電壓部分δukbs和電壓補償部分δukomp組成。對于調節電壓uregel適用：uregel＝um+δukbs+δukomp等式(1)。圖2示出三個變壓器t1、t2和t3的并聯電路10的示意圖。雖然以下對于按照本發明的方法的描述涉及三個變壓器，但是這不應理解為一種限制。對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明也適用于任意數量的基本上相同類型的變壓器t1,t2,...tn。按照一種優選實施方式，至少2個并且最多16個變壓器并聯連接。給每個變壓器t1、t2和t3的每個輸出端9配設測量/控制裝置12。測量/控制裝置12在每個變壓器t1、t2和t3的輸出端9上實施電流測量11和電壓測量13。此外，各個變壓器t1、t2和t3的測量/控制裝置12經由共同的通信連接14彼此連接。通信連接14例如可以是can總線。利用相應的測量/控制裝置12對電流和電壓進行的測量不根據實際存在的例如230kv的電壓以及流過的大約100a的電流實現。因此為了測量電壓使用“電壓轉換器”(未示出)，所述電壓轉換器例如將230kv的電壓降低到例如100v。為了測量電流使用“電流轉換器”(未示出)，所述電流轉換器例如將100a的電流降低到例如1a。電壓轉換器次級額定電壓uvt_sec和電流轉換器次級額定電流ict_sec代入到進一步計算中。首先應整體上闡明在圖3中示出的方法。利用根據在圖2中示出的三個變壓器t1、t2和t3的并聯電路實施并聯控制，以便將無功電流保持得盡可能小、接近零。當所有變壓器的電流的角度等于總電流的角度時，無功電流于是為零。該方法由多個單個方法步驟組成。首先，在第一方法步驟100中，由每個測量/控制裝置12確定有功電流i1w、i2w和i3w以及無功電流i1b、i2b和i3b的自身測量值并且傳送給其他變壓器t1、t2和t3的其他測量/控制裝置12。在第二方法步驟200中，周期性地采集和分析處理所有并聯連接的變壓器t1、t2和t3的測量值。對于該方法步驟如下事實是重要的，即給每個并聯連接的變壓器t1、t2和t3配設自身測量/控制裝置12，并且所有測量/控制裝置12經由共同的通信連接14、例如can總線彼此連接以用于信息交換。所謂的can總線(controllerareanetwork)除了在最簡單的安裝情況下高的傳輸速度之外提供最高程度的傳輸安全性。所有測量/控制裝置12因此可以與并聯連接的變壓器t1、t2和t3的其他測量/控制裝置12交換信息。緊接著，在第三方法步驟300中，從采集到的各測量值中將由所有變壓器的總有功電流和總無功電流組成的向量20記錄在電氣矢量圖中(參見圖4)。所述向量20與電氣矢量圖的x軸具有角度每個測量/控制裝置12確定所有并聯連接的變壓器t1、t2和t3的所有有功電流的總和∑iw以及無功電流的總和∑ib。i1w+i2w+i3w+...+inw＝σiw等式(2)以及i1b+i2b+i3b+...+inb＝σib等式(3)緊接著在第四步驟400中，通過每個測量/控制裝置12從自身有功電流i1w和所有有功電流的總和∑iw與所有無功電流的總和∑ib的比值中確定自身理論無功電流i1bsoll。假定如下，在這些并聯連接的變壓器t1、t2、…、t3中的一個變壓器中的分接開關切換時，例如僅流過相應變壓器t1的無功電流i1b變化(連接的負載保持不變)并且測量/控制裝置12知道相應變壓器t1的有功電流i1w，現在可以計算無功電流i1bsoll的大小，該無功電流是必要的，以便與測量到的有功電流i1w一起與由總有功電流和總無功電流組成的向量20平行。在第五方法步驟500中實現由計算出的理論無功電流i1b_soll和自身無功電流i1b對每個測量/控制裝置12的自身回路無功電流i1b_kbs的計算。在此應再次提及的是，計算在這里并且甚至在下面雖然專門僅對于i＝1進行描述、亦即對于變壓器t1進行描述，但是計算對于并聯電路的所有變壓器t1,t2,…，tn，i＝1,…,n類似地實施。作為上述方法步驟500的結果，測量/控制裝置12知道負載所要求的理論無功電流i1b_soll以及所配設的變壓器t1為其提供的無功電流i1b的值。現在，由相應變壓器的理論無功電流i1b_soll與無功電流i1b的差可以在考慮這兩個電流的符號的情況下計算出回路無功電流：i1b_kbs＝i1b-i1b_soll等式(6.1)i2b_kbs＝i2b-i2b_soll等式(6.2)i3b_kbs＝i3b-i3b_soll等式(6.3)上述等式闡明了對于三個并聯連接的變壓器t1、t2和t3的相應回路無功電流i1b_kbs、i3b_kbs或i2b_kbs的計算(參見圖2)。變壓器t1的理論無功電流i1b_soll與無功電流i1b的差是回路無功電流i1b_kbs并且應通過操作分別配設在變壓器t1,t2,…，tn、在此具體為t1上的分接開關使所述回路無功電流最小化。i1b_kbs是用于變壓器t1的調節偏差。在第六步驟600中由i1b_kbs通過換算推導出電壓差δukbs。如果調節偏差不等于零并且調節偏差的大小超過預定的閾值，那么測量/控制裝置12使得分接開關移動到相應變壓器的一個位置或抽頭上，在所述位置或抽頭上流經變壓器t1的無功電流i1b最小、最好為零。通過分接開關的操作，主要影響流經相應變壓器t1,t2,…，tn的電流的感性分量。這表示，相應變壓器t1,t2,…，tn的縱向阻抗的提高和下降反作用于回路無功電流i1b_kbs。在操作分接開關時，將調節繞組的線圈接通到主繞組或從主繞組中斷開。因為所述調節偏差由用于相應變壓器t1、t2、t3的并聯連接的測量/控制裝置12中的每個測量/控制裝置帶有符號地計算，所以所有測量/控制裝置12使得配設給其變壓器t1、t2或t3的分接開關移動到如下分接開關位置，在所述分接開關位置中相應回路無功電流i1b_kbs、i2b_kbs或i3b_kbs最小、最好為零。在此，完全可以將一個分接開關移動到較高的分接開關位置上，而將其他分接開關移動到較低的位置上。為了表示通過采集到的由總有功電流和總無功電流組成的測量值形成的向量20關于x軸的角度參照在圖4中公開的電氣矢量圖。為此，所述三個變壓器t1、t2和t3的有功電流的測量值假定為以下相應有功電流iw和相應無功電流ib的值(參見表格1)。變壓器t1變壓器t2變壓器t3iw[有功電流]1a2a3aib[無功電流]3a2a1a[表格1]因此得出——如由圖4可見的那樣——對于所有有功電流的總和∑iw和所有無功電流的總和∑ib分別為6a的值。變壓器t1、t2或t3的并聯調節的目的是，這樣改變相應有功電流的部分i1w、i2w或i3w或相應無功電流的部分i1b、i2b或i3b，使得這些有功電流的部分或這些無功電流的部分關于有功電流軸w的角度在電氣矢量圖25中取相同值。在圖4中示出的視圖中，以及因為利用變壓器t1、t2或t3的分接開關根據測量到的值將變壓器上的抽頭接通，所以人們實現回路無功電流的匹配或最小化。對于變壓器t1,t2,…，tn的每個測量/控制裝置12可以計算出一個電流的調節偏差δin_kbs。該調節偏差因此從觀察各個電流i1、i2和i3、特別各個電流在矢量圖中的向量中得出。作為結果，在調節過程結束之后總是最小的回路無功電流流經所有并聯連接的變壓器。圖5示出各負載情況的示意圖和在兩個變壓器t1和t2并聯運行時分別引起的調節偏差。在兩個變壓器t1和t2的并聯電路的負載15上的相位角(相當于圖4中的)通過所述負載的特性而預先確定并且不會被測量/控制裝置12和所屬的變壓器t1或t2影響。配設給每個變壓器t1和t2的分接開關作為縱向調節器基本上僅影響流經變壓器t1或t2的總電流的感性分量(無功電流)。這取決于如下關系，即感性分量(無功電流)比有功分量(有功電流)大得多。對于配設的并且并聯運行的變壓器t1或t2的相應測量/控制裝置12的調節偏差δi1b_kbs或δi2b_kbs通過對每個單個的變壓器t1或t2的無功電流的觀察計算出來：δi1b_kbs＝i1b-i1b_soll在此，i1b_soll由和第一變壓器t1的感性部分(無功電流部分)計算出來，類似地適用于：δi2b_kbs＝i2b-i2b_soll在此，i2b_soll由和第二變壓器t2的感性部分(無功電流部分)計算出來。如果在第一變壓器t1上或在第二變壓器t2上測量到的相位角或等于第一變壓器t1或第二變壓器t2的并聯電路的負載的相位角(相當于圖4中的)，那么調節偏差最小(理想情況下等于零)。這通過借助分接開關改變相應變壓器t1或t2的縱向阻抗實現，所述分接開關配設給變壓器t1和t2中的每個變壓器。通過操作分接開關將調節繞組的繞組接通到主繞組或從主繞組中斷開。圖6示出圖3中的三個變壓器的并聯電路10的示意圖，其中即使通信連接14的中斷16也繼續按照本發明的方法。相應變壓器t1、t2和t3的測量/控制裝置12中的每個測量/控制裝置經由通信連接14以有規律的時間間隔獲得關于其余變壓器t1、t2或t3的測量值iw(有功電流)和ib(無功電流)的信息。在持續運行中——于是如上所述那樣——根據測量值這樣控制變壓器t1、t2和t3的并聯電路10，使得各個變壓器t1、t2和t3的回路無功電流最小、最好等于零。每個所述測量/控制裝置12經由通信連接14獲得其他的經由通信連接14還能到達的測量/控制裝置12的信息。為此，所有測量/控制裝置12以確定的時間間隔發送信號(準備信號)。如果從一個或多個測量/控制裝置12中不再發出信號，那么這表示，所述一個或多個測量/控制裝置12不再可到達并且存在通信連接14的中斷16。在圖6中示出的示圖中，例如在第二變壓器t2的測量/控制裝置12上存在通信連接14的中斷16。這表示，從第一變壓器t1的測量/控制裝置12和從第三變壓器t3的測量/控制裝置12不可以發送信息給第二變壓器t2的測量/控制裝置12。相對地，第一變壓器t1和第三變壓器t3的測量/控制裝置12沒有接收到來自第二變壓器t2的測量/控制裝置12的信息。這表示，第一變壓器t1和第三變壓器t3的兩個測量/控制裝置12繼續實施最小回路無功電流的調節，而在此沒有考慮第二變壓器t2的測量/控制裝置12的值，因為該測量/控制裝置由于中斷16不再提供測量值。第二變壓器t2的測量/控制裝置12在使用第一變壓器t1和第三變壓器t3的測量/控制裝置12最后傳送的值的情況下實施用于調節最小的回路無功電流的方法。本發明的優點在于，由于中斷16而故障的測量/控制裝置12的測量值被其他測量/控制裝置12假定為不變。由此，在并聯運行中還考慮在其中出現測量/控制裝置12的中斷16的變壓器。所述不再與其他測量/控制裝置12具有通信的測量/控制裝置12假定其他測量/控制裝置12最后的值不變并且繼續實施回路無功電流最小化的方法。與至少另一測量/控制裝置12還具有通信的測量/控制裝置12繼續實施回路無功電流最小化的方法，雖然僅利用參與通信的測量/控制裝置12。換言之，這表示在所述具體描述的情況下，即第二(孤立的)變壓器t2利用借助于通信連接14最后所傳輸的測量值通過所屬的測量/控制裝置12進行控制。利用以上提出并改善的解決方案(參加圖6)不應禁用在第二變壓器t2上的測量/控制裝置12。在此示出的情況下，第一變壓器t1的測量/控制裝置12和第三變壓器t3的測量/控制裝置12的分電流(無功電流以及有功電流部分)在總和上的比重應視為不變。因此顯著降低產生回路無功電流的危險，而且因為所有其他測量/控制裝置12可以根據相同計算規則運行并且雖然中斷仍保持調節回路的部分動態性。如由上述等式可見，對于通信連接14中斷的情況，由測量/控制裝置12在中斷之前確定的有功電流iw和無功電流ib的值一同代入到δukbs的計算中。這些值直至再建立通信連接14而保持恒定不變，從而在中斷的持續時間上也可以計算所有有功電流的總和∑iw以及所有無功電流的總和∑ib。本發明參照一種實施方式描述。對于本領域技術人員而言顯而易見的是，可以實施改變和變型，而在此不會脫離以下權利要求的保護范圍。當前第1頁12