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Title:
MOBILE TRANSFORMER TEST DEVICE AND METHOD FOR TESTING A POWER TRANSFORMER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102828
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a mobile transformer test device (10) for testing a power transformer (40), said transformer test device comprising connections (12) for the releasable connection of the transformer test device (10) to the power transformer (40). The transformer test device (10) has a source (6) for generating a test signal. The mobile transformer test device (10) has an evaluation circuit (6) in order to determine information regarding a B-H curve (50, 60) of the power transformer (40) on the basis of the test signal and a test response of the power transformer (40).

Inventors:
KLAPPER ULRICH (AT)
KUKUK MATTHIAS (AT)
ENGELEN CHRISTOPH (AT)
FLAX DIRK (AT)
Application Number:
PCT/EP2016/080971
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 14, 2016
Export Citation:
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Assignee:
OMICRON ELECTRONICS GMBH (AT)
International Classes:
G01R31/02
Foreign References:
EP1653238A12006-05-03
EP1398644A12004-03-17
EP2787357A12014-10-08
CN104749537A2015-07-01
JPS6040971A1985-03-04
Attorney, Agent or Firm:
BANZER, Hans-Jörg (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Mobile Transformatorprüfvorrichtung, umfassend

Anschlüsse (12) zur lösbaren Verbindung der mobilen Transformatorprüfvorrichtung mit einem Leistungstransformator (40),

eine Quelle (5) zum Erzeugen eines Prüfsignals für den Leistungstransformator (40) und

eine Auswerteschaltung (6), die eingerichtet ist, um basierend auf dem Prüfsignal und einer Prüfantwort des Leistungstransformators (40) Informationen über eine B-H-Kennlinie (50, 60) des Leistungstransformators (40), die eine Abhängigkeit einer magnetischen Flussdichte von einer magnetischen Feldstärke im Leistungstransformator (40) definiert, zu bestimmen.

Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 1 ,

wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um wenigstens einen der folgenden Parameter der B-H-Kennlinie (50, 60) zu bestimmen:

eine Steigung der B-H-Kennlinie (50, 60) an einem Nulldurchgang (55, 65), eine Steigung der B-H-Kennlinie (50, 60) an einem Sättigungspunkt, einen Kniepunkt der B-H-Kennlinie (50, 60).

Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um aus den ermittelten Informationen über die B-H-Kennlinie (50, 60) wenigstens einen physikalische Eigenschaft des Leistungstransformators (40) zu bestimmen.

Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 3,

wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um die wenigstens einen physikalischen Eigenschaft abhängig von einer Parametrisierung eines Transformatormodells des Leistungstransformators (40) zu bestimmen.

Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 4, umfassend

eine Eingabeschnittstelle zum Eingeben einer Schaltgruppe des Leistungstransformators (40), von der das Transformatormodell abhängt.

Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die Transformatorprüfvorrichtung (10) eingerichtet ist, um die Parametrisie- rung des Transformatormodells teilweise oder vollständig automatisch zu bestimmen.

7. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um die Parametrisierung des Transformatormodells abhängig von der Information über die B-H-Kennlinie (50, 60) zu bestimmen.

8. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

wobei zur Parametrisierung des Transformatormodells eine Streuinduktivität (81 ) einer Oberspannungsseite (41 ) des Leistungstransformators (40), eine Streuinduktivität (84) einer Unterspannungsseite (42) des Leistungstransformators (40), Widerstände (82, 83) von Wicklungen des Leistungstransformators (40), ein Sättigungsverhalten einer Hauptinduktivität des Leistungstransformators (40) und/oder Verluste in einem Kern des Leistungstransformators (40) bestimmt werden.

9. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transformatorprüfvorrichtung ( 0) eingerichtet ist, um wenigstens eine der folgenden Informationen abhängig von der B-H-Kennlinie (50, 60) zu erfassen:

eine Beschädigung eines Kerns des Leistungstransformators (40), eine Anwesenheit eines Luftspalts,

eine Überspannungsfestigkeit des Leistungstransformators (40), einen Wirkungsgrad des Leistungstransformators (40).

10. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um Datenpunkte der B-H-Kennlinie (50, 60) oder wenigstens einen Parameter der B-H-Kennlinie (50, 60) aus dem Prüfsignal und der Prüfantwort zu bestimmen.

1 1. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um ein Zeitintegral einer Spannung an wenigstens einer Wicklung des Leistungstransformators (40) zu ermitteln.

12. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um aus dem Zeitintegral der Spannung die magnetische Flussdichte oder eine zur magnetischen Flussdichte proportionale Größe zu bestimmen. 13. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um einen in wenigstens einer Wicklung des Leistungstransformators (40) fließenden Strom zu erfassen.

14. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 13,

wobei die Auswerteschaltung (6) eingerichtet ist, um aus dem in wenigstens einer Wicklung des Leistungstransformators (40) fließenden Strom die magnetische Feldstärke zu bestimmen.

15. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14,

wobei die Quelle (5) eine Stromquelle ist, die den durch die wenigstens eine Wicklung des Leistungstransformators (40) fließenden Strom als das Prüfsignal bereitstellt.

16. Mobile Transformatorprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prüfsignal ein Wechselstrom ist.

17. System, umfassend

einen Leistungstransformator (40) und

eine mobile Transformatorprüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transformatorprüfvorrichtung (10) lösbar mit dem Leistungstransformator (40) verbunden ist.

18. Verfahren zum Prüfen eines Leistungstransformators (40) mit einer mobilen Transformatorprüfvorrichtung (10), umfassend:

Erzeugen eines Prüfsignals für den Leistungstransformator (40),

Erfassen einer Prüfantwort des Leistungstransformators (40) und

Ermitteln von Informationen über eine B-H-Kennlinie (50, 60) des Leistungstransformators (40), die eine Abhängigkeit einer magnetischen Flussdichte von einer magnetischen Feldstärke im Leistungstransformator (40) definiert, basierend auf dem Prüfsignal und der Prüfantwort des Leistungstransformators (40).

19. Verfahren nach Anspruch 18, das von der mobilen Transformatorprüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgeführt wird.

Description:
Mobile Transformatorprüfvorrichtung und

Verfahren zum Prüfen eines Leistungstransformators

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Transformatorprüfvorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Transformatoren, insbesondere von Leistungstransformatoren. Die Erfindung be- trifft insbesondere derartige Vorrichtungen und Verfahren, mit denen Messungen durchgeführt werden, die Rückschlüsse auf magnetische Eigenschaften des Transformatorkerns erlauben.

HINTERGRUND

Transformatoren werden als Bestandteile von Energieversorgungsnetzen verwendet. Transformatoren können zur Spannungswandlung oder Stromwandlung eingesetzt werden.

Die Bestimmung von Eigenschaften eines Transformators durch eine Transformator- prüfung, bei der eine oder mehrere charakteristische Kenngrößen des Transformators durch Messung ermittelt werden, ist beispielsweise zur Gewährleistung der Betriebssicherheit, zur Ansteuerung oder aus weiteren Gründen erforderlich. Beispiele für derartige Transformatorprüfungen beinhalten die Bestimmung eines statischen Widerstands, die Bestimmung eines dynamischen Widerstands, die Bestimmung eines Übersetzungsverhältnisses und/oder die Bestimmung einer Streuimpedanz oder Streuinduktivität.

Die herkömmlichen Techniken der Transformatorprüfung liefen jedoch nur begrenzte Aussagen zur Charakterisierung von magnetischen Eigenschaften einer Hauptinduk- tivität des Transformators. Zusätzliche Informationen, die Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften der Hauptinduktivität des Transformators ermöglichen, wären nicht nur zur genaueren Parametrisierung eines Ersatzschaltbilds des Transformators, sondern auch zur genaueren Erkennung von Fehlerzuständen wünschenswert. Beispielsweise könnten Beschädigungen oder Veränderungen des Transformatorkerns besser erkannt werden, wenn zusätzliche Messgrößen bereitstehen würden, die von den magnetischen Eigenschaften des Transformatorkerns abhängen. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren, mit denen eine Transformatorprüfung verbessert werden kann. Es besteht insbesondere ein Bedarf an Vorrichtun- gen und Verfahren, mit denen Messgrößen erfassbar sind, die Rückschlüsse auf magnetische Eigenschaften einer Hauptinduktivität des Transformators, damit zusammenhängende Fehlerzustände oder andere Eigenschaften des Transformators ermöglichen. Nach Ausführungsbeispielen werden eine Transformatorprüfvorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen eines Transformators angegeben, bei denen die Transformatorprüfvorrichtung eingerichtet ist, um eine B-H-Kennlinie des Transformators aufzunehmen oder charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie zu bestimmen. Dazu kann die Transformatorprüfvorrichtung eingerichtet sein, um einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom als Prüfsignal in wenigstens eine Wicklung des Transformators einzuprägen. Die Stromstärke des eingeprägten Gleichstroms oder Wechselstrom kann als zur magnetischen Feldstärke proportionale Messgröße in einer Steuer- oder Regelschleife eingestellt und überwacht werden. Eine Spannung, die in wenigstens einer Wicklung des Transformators abfällt, kann als Prüfantwort erfasst werden. Ein Zeitin- tegral der Spannung kann durch eine Integratorschaltung oder durch Abtasten und numerische Aufintegration der Spannung ermittelt werden. Das Zeitintegral der Spannung gibt ein Maß für die magnetische Flussdichte.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eine mobile Transformatorprüfvorrichtung sein. Die Transformatorprüfvorrichtung kann insbesondere zur Prüfung von Leistungstransformatoren eingerichtet sein.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann optional weitere Verarbeitungsschritte vornehmen. Beispielsweise können charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie automa- tisch ermittelt werden. Beispiele für derartige charakteristische Parameter, die von der Transformatorprüfvorrichtung automatisch ermittelt werden können, beinhalten eine Steigung der B-H-Kennlinie in ihren Nulldurchgängen, eine Steigung der B-H-Kennlinie bei Sättigung und/oder die Lage eines Kniepunkts der B-H-Kennlinie oder eine Steigung der B-H-Kennlinie am Kniepunkt. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um physikalische Eigenschaften des Transformators aus der B-H-Kennlinie zu ermitteln. Durch eine Interpretation der physikalischen Eigenschaften wird eine differenziertere Diagnose des Transformators ermöglicht.

Zusätzlich zur Erfassung der B-H-Kennlinie kann die Transformatorprüfvorrichtung auch eingerichtet sein, ein Wicklungsverhältnis oder - insbesondere für Dreiphasentransformatoren - mehrere Wicklungsverhältnisse, Wicklungswiderstände, Streuinduktivitäten oder Streuimpedanzen oder andere Kenngrößen des Transformators zu ermitteln. Die Informationen über die B-H-Kennlinie können zusätzlich zu diesen Kenngrößen verwendet werden, um ein Ersatzschaltbild des Transformators zu parametri- sieren oder um auf physikalische Parameter des Transformators Rückschlüsse zu ziehen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um eine Beschädigung des Kerns, die Anwesenheit eines kleinen Luftspalts, Aussagen über eine Überspannungsfestigkeit und/oder Aussagen über einen Wirkungsgrad automatisch aus den von der Transformatorprüfvorrichtung ermittelten Kenngrößen, die Informationen über die B-H-Kennlinie beinhalten, zu ermitteln.

Die Transformatorprüfvorrichtung muss nicht notwendig eingerichtet sein, um alle Proportionalitätskonstanten, die die Skalierung der B- und H-Achse der B-H-Kennlinie definieren, zu ermitteln. Beispielsweise kann die Transformatorprüfvorrichtung so eingerichtet sein, dass die Stromstärke, die in eine Wicklung des Transformators eingeprägt wird, als Maß für die magnetische Feldstärke erfasst wird, ohne dass alle Proportionalitätskonstanten, die den Zusammenhang zwischen Stromstärke und magnetischer Feldstärke beeinflussen, berücksichtigt werden müssen. Alternativ oder zusätzlich kann die Transformatorprüfvorrichtung so eingerichtet sein, dass ein Zeitintegral der Spannung, die über einer Wicklung des Transformators als Reaktion auf die als Prüfsignal eingeprägte gleich oder Wechselspannung abfällt, als Maß für die magnetische Flussdichte ermittelt wird, ohne dass alle Proportionalitätskonstanten, die den Zusammenhang zwischen Zeitintegral der Spannung und magnetischer Flussdichte beeinflussen, berücksichtigt werden müssen. Eine Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst Anschlüsse zur lösbaren Verbindung der Transformatorprüfvorrichtung mit einem Transformator. Die Transformatorprüfvorrichtung umfasst eine Quelle zum Erzeugen eines Prüfsignals für den Transformator. Die Transformatorprüfvorrichtung umfasst eine Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, um basierend auf dem Prüfsignal und einer Prüfantwort des Transformators Informationen über eine B-H-Kennlinie des Transformators, die eine Abhängigkeit einer magnetischen Flussdichte von einer magneti- sehen Feldstärke im Transformator definiert, zu bestimmen.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um Datenpunkte der B-H-Kennlinie o- der wenigstens einen Parameter der B-H-Kennlinie aus dem Prüfsignal und der Prüfantwort zu bestimmen.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um Datenpunkte einer /(t) - / i/(t')iit'-Kurve oder wenigstens einen Parameter der /(t) - / U(t') dt' -Kurve aus dem Prüfsignal und der Prüfantwort zu bestimmen. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um ein Zeitintegral einer Spannung an wenigstens einer Wicklung des Transformators zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um aus dem Zeitintegral der Spannung die magnetische Flussdichte oder eine zur magnetischen Flussdichte proportionale Größe zu bestimmen.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um einen in wenigstens einer Wicklung des Transformators fließenden Strom zu erfassen. Zur Erfassung des Stroms kann eine Stellgröße einer Stromquelle in der Transformatorprüfvorrichtung erfasst werden. Die Stromquelle kann ein internes Amperemeter oder eine andere Strommesseinrichtung aufweisen, die zur Regelung der Stromstärke verwendet wird. Die dadurch er- fasste Stromstärke kann als Maß für die magnetische Feldstärke bei der Ermittlung der Informationen über die B-H-Kennlinie verwendet werden. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um aus dem in wenigstens einer Wicklung des Transformators fließenden Strom die magnetische Feldstärke zu bestimmen.

Die Quelle kann eine Stromquelle sein, die den durch die wenigstens eine Wicklung des Transformators fließenden Strom als das Prüfsignal bereitstellt. Die Stromquelle kann steuerbar sein, um wahlweise einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom als Prüfsignal bereitzustellen. Die Stromquelle kann steuerbar sein, um Wechselströme mit unterschiedlicher Frequenz als Prüfsignal bereitzustellen. Das Prüfsignal kann ein Wechselstrom sein.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um das Prüfsignal an einer Oberspannungsseite oder an einer Unterspannungsseite des Leistungstransformators einzuspeisen.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um eine Steigung der B-H-Kennlinie an einem Nulldurchgang zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung kann alternativ oder zusätzlich eingerichtet sein, um eine Steigung der B-H-Kennlinie an einem Sättigungspunkt zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung kann alternativ oder zusätzlich eingerichtet sein, um einen Kniepunkt der B-H-Kennlinie und/oder eine Steigung der B-H-Kennlinie am Kniepunkt zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um aus der ermittelten Informationen über die B-H-Kennlinie wenigstens einen physikalische Eigenschaft des Transforma- tors zu bestimmen. Die wenigstens eine physikalische Eigenschaft kann eine Information über magnetische Eigenschaften der Hauptinduktivität des Transformators umfassen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um die Information über magnetische Eigenschaften der Hauptinduktivität bei der Parametrisierung des Transformatormodells zu verwenden.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um den wenigstens einen physikalischen Parameter weiterhin abhängig von einer Parametrisierung eines Transformatormodells des Transformators zu bestimmen. Die Parametrisierung kann von weiteren Kenngrößen, die von der Transformatorprüfvorrichtung automatisch ermittelt werden, abhängen. Beispielsweise kann die Parametrisierung von einem Wicklungsverhältnis, von Streuinduktivitäten oder Streuimpedanzen, von Wicklungswiderständen oder von anderen Kenngrößen abhängen, die von der Transformatorprüfvorrichtung automatisch ermittelt werden. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eine Eingabeschnittstelle zum Eingeben einer Schaltgruppe des Transformators umfassen. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um die Schaltgruppe des Transformators bei der Ermittlung oder weiteren Auswertung der Informationen über die B-H- Kennlinie zu verwenden. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um die über die Eingabeschnittstelle festlegbare Schaltgruppe zu verwenden, um die zu Paramet- risierung den Größen eines Transformatormodells festzulegen.

Die Eingabeschnittstelle kann derart eingerichtet sein, dass die Schaltgruppe des Transformators explizit oder implizit festlegbar ist. Die Eingabeschnittstelle kann derart eingerichtet sein, dass ein Typ des Transformators eingegeben werden kann, wobei die Transformatorprüfvorrichtung aus dem Typ automatisch die Schaltgruppe ermittelt. Dazu kann die Transformatorprüfvorrichtung in einem Speicher nichtflüchtig gespeicherte Informationen über die unterschiedlichen Typen zugeordneten Schaltgruppen speichern oder über eine Schnittstelle Informationen von einem Speichermedium abrufen.

Die Eingabeschnittstelle kann derart eingerichtet sein, dass die Schaltgruppe des Transformators selektiv nur dann eingegeben werden kann, wenn zuvor festgelegt wurde, dass der Transformator ein Dreiphasentransformator ist. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um die Parametrisierung des Transformatormodells teilweise oder vollständig automatisch zu bestimmen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um bei der Parametrisierung des Transformatormodells abhängig von mehreren Messungen, die die Messung zur Bestimmung von Informationen über die B-H-Kennlinie beinhalten, wenigstens ein Wick- lungsverhältnis, Wicklungswiderstände, Streuinduktivitäten oder Streuimpedanzen und eine Hauptinduktivität des Transformators zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um die Parametrisierung des Transformatormodells abhängig von der Information über die B-H-Kennlinie zu bestimmen.

Zur Parametrisierung des Transformatormodells kann eine Streuinduktivität einer Oberspannungsseite des Transformators, eine Streuinduktivität einer Unterspannungsseite des Transformators, Widerstände von Wicklungen des Transformators, ein Sättigungsverhalten einer Hauptinduktivität des Transformators und/oder Verluste in einem Kern des Transformators bestimmt werden. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie eine Beschädigung eines Kerns des Transformators zu erkennen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie eine Anwesenheit eines Luftspalts zu erkennen.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie eine Überspannungsfestigkeit des Transformators zu prüfen.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie einen Wirkungsgrad des Transformators zu prüfen. Ein System nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Transformator und eine Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Die Transformatorprüfvorrichtung ist lösbar mit dem Transformator verbunden.

Ein Verfahren zum Prüfen eines Transformators mit einer Transformatorprüfvorrich- tung umfasst ein Erzeugen eines Prüfsignals für den Transformator. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer Prüfantwort des Transformators. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln von Informationen über eine B-H-Kennlinie des Transformators, die eine Abhängigkeit einer magnetischen Flussdichte von einer magnetischen Feldstärke im Transformator definiert, basierend auf dem Prüfsignal und der Prüfantwort des Trans- formators.

Weitere Merkmale des Verfahrens und die damit jeweils erreichten Wirkungen entsprechen den Ausgestaltungen und Wirkungen der Transformatorprüfvorrichtung, die oben beschrieben wurden.

Das Verfahren kann mit der Transformatorprüfvorrichtung oder dem System nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.

Bei den Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann die Transformatorprüfvorrichtung ein mobiles Transformatorprüfgerät sein. Die Transformatorprüfvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, in dessen Innenraum die Quelle zum Erzeugen des Prüfsignals und die Auswerteschaltung angeordnet sind. Bei den Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann der Transformator ein Leistungstransformator sein.

Der Leistungstransformator kann ein einphasiger oder ein mehrphasiger Leistungs- transformator sein.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann als ein portables Transformatorprüfgerät ausgestaltet sein. Transformatorprüfvorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben eine weitergehende Charakterisierung von Prüflingen bei Transformatorprüfungen. Transformatorprüfvorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben insbesondere, zusätzliche Informationen über die magnetischen Eigenschaften der Hauptinduktivität des Transformators zu ermitteln und optional au- tomatisch Fehlerzustände zu erkennen, die den Kern des Transformators oder den Abstand zwischen den um den Transformatorkern gewickelten Wicklungen und dem Transformatorkern betreffen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente.

Figur 1 zeigt ein System mit einer Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausfüh- rungsbeispiel.

Figur 2 zeigt eine B-H-Kennlinie, die von einer Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel automatisch aufgenommen werden kann. Figur 3 zeigt eine /(t) - f U(t')dt' -Kennlinie, die von einer Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel automatisch aufgenommen werden kann, um Informationen über die B-H-Kennlinie zu ermitteln.

Figur 4 zeigt ein System mit einer Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausfüh- rungsbeispiel.

Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 6 veranschaulicht ein Ersatzschaltbild, das von einer Transformatorprüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel automatisch parametrisiert werden kann. Figur 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiederge- geben, dass ihre Funktion und ihr Zweck dem Fachmann verständlich werden.

In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein.

Nachfolgend werden Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung einer Transformatorprüfung mit einer Transformatorprüfvorrichtung detailliert beschrieben. Der Transformator kann ein Leistungstransformator sein.

Der Transformator kann ein Transformator für Hoch- oder Mittelspannungsnetze sein. Der Transformator kann ein in einem Kraftwerk oder Umspannwerk installierter Transformator sein. Die Transformatorprüfvorrichtung kann ein mobiles Gerät sein, das die Durchführung der Transformatorprüfung an dem installierten Transformator erlaubt.

Die Transformatorprüfvorrichtung ist eingerichtet, um Informationen über die B-H- Kennlinie des Transformators zu ermitteln. Diese Informationen können Datenpunkte oder charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie sein. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Transformatorprüfvorrichtung die B-H-Kennlinie selbst aufnimmt. Bei- spielsweise können Datenpunkte erfasst werden, die den durch eine Wicklung des Transformators fließenden Strom als Maß für die magnetische Feldstärke sowie das Zeitintegral der erfassten Spannung als Reaktion auf den Strom als Maß für den magnetischen Fluss wiedergeben.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um einen Strom als Prüfsig- nal in eine Wicklung des Transformators einzuspeisen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um den Strom als Prüfsignal an einer Oberspannungsseite oder einer Unterspannungsseite des Transformators einzuspeisen. Die Transformatorprüfvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass die Einspeisung des Prüfsignals ohne eine Umverdrahtung zwischen der Transformatorprüfvorrichtung und dem Trans- formator geändert werden kann, beispielsweise um Messungen an unterschiedlichen Phasen auszuführen.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann eingerichtet sein, um den Strom als Gleichstrom oder als einen Wechselstrom mit zeitabhängig veränderlicher Frequenz als das Prüfsignal einzuspeisen.

Die Transformatorprüfvorrichtung kann aus einem oder mehreren mobilen, beispielsweise portablen, Geräten aufgebaut sein. Figur 1 zeigt ein System 1 mit einer Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel.

Das System 1 umfasst einen Prüfling, der ein Transformator 40 sein kann, und die Transformatorprüfvorrichtung 10. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann als ein einziges Gerät mit einem Gehäuse 11 ausgebildet sein. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann aus einer Anordnung von mehreren Geräten oder Einrichtungen bestehen. Die mehreren Geräte oder Einrichtungen können in diesem Fall von einer zentralen Steuerung gesteuert werden. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann als mobiles Gerät und insbesondere als portables Gerät ausgebildet sein. Falls die Transfor- matorprüfvorrichtung 10 aus mehreren Geräten besteht, kann jedes der Geräte als portables Gerät ausgebildet sein.

Der Transformator 40 kann ein Leistungstransformator einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung sein. Der Transformator 40 kann fest in einem Kraftwerk oder Umspannwerk verbaut sein, während mit der Transformatorprüfvorrichtung 10 eine Transformatorprüfung ausgeführt wird. Der Transformator 40 kann ein Spannungswandler oder Stromwandler sein. Der Transformator 40 kann ein Spannungswandler oder Stromwandler sein, der nach induktivem Wirkprinzip arbeitet. Der Transformator 40 umfasst zumindest eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung sowie einen Transformatorkern, um den die erste Wicklung und die zweite Wicklung gewickelt sein können. Der Transformator 40 kann ein Dreiphasentransformator sein. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 umfasst mehrere Anschlüsse zur lösbaren Verbindung mit dem Transformator 40, eine Quelle 5 für ein Prüfsignal, das an den Transformator 40 als Prüfling bei der Transformatorprüfung angelegt oder eingeprägt wird, und eine Auswerteschaltung 6. Die Quelle 5 kann eine Stromquelle sein, die steuerbar ist, um einen Gleichstrom und/oder einen Wechselstrom als Prüfsignal zu erzeugen. Die Quelle 5 kann steuerbar sein, um Wechselströme mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen als Prüfsignal zu erzeugen. Die Quelle 5 kann eine Spannungsquelle sein, die steuerbar ist, um eine Gleichspannung und/oder eine Wechselspannung als Prüfsignal zu erzeugen. Die Quelle 5 kann steuerbar sein, um Wechselspannungen mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen als Prüfsignal zu erzeugen. Die Quelle 5 kann in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar sein, beispielsweise als Stromquelle oder als Spannungsquelle und/oder als Quelle eines zeitlich konstanten Signals oder eines Wechselsignals.

Die Quelle 5 kann eine Strommesseinrichtung umfassen. Die Quelle 5 kann eingerichtet sein, um ein Ausgangssignal der Strommesseinrichtung in einer Regelschleife für eine Stromregelung zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Strommesseinrichtung mit der Quelle 5 in Serie geschaltet sein. Die Stromstärke, die von der in die Quelle 5 integrierten Strommesseinrichtung oder durch eine davon separate Strommesseinrichtung erfasst wird, kann der von der Auswerteschaltung 6 weiter verarbeitet werden, um ein Maß für die magnetische Feldstärke immer Transformatorkern zu erhalten. Die Auswerteschaltung 6 kann eingerichtet sein, um eine Prüfantwort des Transformators 10 auf das Prüfsignal zu erfassen. Die Prüfantwort kann eine Spannung sein, die an derjenigen Wicklung abfällt, in die der Strom als Prüfsignal eingeprägt wird. Die Prüfantwort kann eine Spannung sein, die an einer weiteren Wicklung abfällt, die von derjenigen Wicklung verschieden ist, in die der Strom als Prüfsignal eingeprägt wird.

Die Auswerteschaltung 6 kann eine Verarbeitungsschaltung 7 zum Verarbeiten der Prüfantwort umfassen. Die Verarbeitungsschaltung 7 kann einen Integrator umfassen, der die als Prüfantwort erfasste Spannung über die Zeit integriert. Die Verarbeitungsschaltung 7 kann einen A/D-Wandler umfassen, der die Prüfantwort umsetzt und für eine numerische Integration der digitalen Abtastwerte der erfassten Spannung bereitstellt. Die Verarbeitungsschaltung 7 kann eingerichtet sein, um die Abtastwerte der erfassten Spannung numerisch über die Zeit zu integrieren. Die Auswerteschaltung 6 kann entsprechend eingerichtet sein, um das Zeitintegral der Spannung als Maß für die magnetische Flussdichte im Transformatorkern zu ermitteln.

Die Auswerteschaltung 6 kann eine Bestimmungseinrichtung 8 zum Bestimmen von Informationen über die B-H-Kennlinie umfassen. Die Bestimmungseinrichtung 8 kann eingerichtet sein, um Datenpunkte einer Kurve zu ermitteln, die die magnetische Flussdichte als Funktion der magnetischen Feldstärke im Transformatorkern angibt oder davon abhängt. Die Bestimmungseinrichtung 8 muss nicht notwendig alle Proportionalitätskonstanten berücksichtigen, die eine Skalierung der B-H-Kennlinie beeinflus- sen. Beispielsweise können zum Bestimmen charakteristische Kenngrößen der B-H- Kennlinie Zeitintegrale der Spannung, die über einer Wicklung des Transformators als Reaktion auf das Prüfsignal abfallen, jeweils als Funktion der Stromstärke des Prüfsignals erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie ermittelt werden, wie beispielsweise die Lage von Nulldurchgängen o- der die Steigung der B-H-Kennlinie an die Nulldurchgängen, die Steigung der B-H- Kennlinie an Kniepunkten oder die Steigung der B-H-Kennlinie bei Sättigung.

Die Auswerteschaltung 6 kann eine Diagnoselogik 9 zum weiteren Verarbeiten der Informationen über die B-H-Kennlinie umfassen. Die Diagnoselogik 9 kann eingerich- tet sein, um physikalische Parameter des Transformators wenigstens auch abhängig von der B-H-Kennlinie zu ermitteln. Die Diagnoselogik 9 kann eingerichtet sein, um wenigstens einen Parameter eines Ersatzschaltbilds des Transformators, insbesondere wenigstens die Hauptinduktivität des Ersatzschaltbilds, abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie zu ermitteln. Die Diagnoselogik 9 kann eingerichtet sein, um die B-H-Kennlinie und optional weitere Kenngrößen des Transformators, die von der Transformatorprüfvorrichtung 10 automatisch ermittelt werden, weiter zu verarbeiten, um beispielsweise Beschädigungen des Transformatorkerns oder die Bildung eines Luftspalts zwischen Wicklung und Transformatorkern zu erkennen. Die Auswerteschaltung 6 kann einen oder mehrere Prozessoren oder Mikroprozessoren, einen oder mehrere Controller, eine oder mehrere anwendungsspezifische Spe- zialschaltungen (ASICs) oder andere integrierte Halbleiterschaltungen oder Kombinationen der genannten oder andere Halbleiterschaltungen umfassen, um Informationen über die B-H-Kennlinie zu ermitteln oder diese weiter auszuwerten.

Figur 2 zeigt eine beispielhafte B-H-Kennlinie 50, die von der Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel bei der Transformatorprüfung automatisch aufgenommen werden kann. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann Datenpunkte 51-53 der B-H-Kennlinie 50 bei der Transformatorprüfung automatisch ermit- teln. Alternativ oder zusätzlich kann die Transformatorprüfvorrichtung 10 so eingerichtet sein, dass sie bestimmte charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie 50 automatisch bestimmt. Beispielsweise kann die Lage von Nulldurchgängen 55 der B-H- Kennlinie 50 automatisch bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steigung der B-H-Kennlinie 50 an den Nulldurchgängen 55 automatisch bestimmt werden. Dazu können wenigstens zwei Datenpunkte 54, 55 in der Nähe eines Nulldurchgangs erfasst und rechnerisch weiter verarbeitet werden, um die Steigung der B-H-Kennlinie 50 Nulldurchgang 55 zu bestimmen. Ähnlich kann die Transformatorprüfvorrichtung 10 alternativ oder zusätzlich die Lage von Kniepunkten oder Steigung der B-H-Kennlinie an den Kniepunkten oder bei Sättigung ermitteln.

Allgemein kann die Transformatorprüfvorrichtung 10 eingerichtet sein, um bei der Transformatorprüfung automatisch den Zusammenhang zwischen magnetischer Feldstärke und magnetische Flussdichte im Transformatorkern auszuwerten. Es ist nicht erforderlich, dass sie Transformatorprüfvorrichtung 10 zum Ermitteln der Informatio- nen über die B-H-Kennlinie 50 Datenpunkte dieser Kennlinie selbst ermittelt. Beispielsweise kann es ausreichen, Datenpunkte einer Kurve abzutasten, die die Stromstärke doch eine Wicklung des Transformators in Beziehung setzen mit dem Zeitintegral der Spannung. Die Spannung kann an derselben Wicklung, in die ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom mit veränderlicher Frequenz als Prüfsignal eingeprägt wird, erfasst werden. Die Spannung kann an einer anderen Wicklung als derjenigen, in die ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom mit veränderlicher Frequenz als Prüfsignal eingeprägt wird, erfasst werden. Die magnetische Feldstärke kann dargestellt werden als

H (t) = Cl /(t), (1 ) wobei ci eine von der Wicklungsgeometrie, der Anzahl der Wicklungen und der Länge der Wicklung abhängige Konstante sein kann.

Die magnetische Flussdichte dargestellt werden als ß( = c 2 ^ U(t' dt', (2) wobei C2 eine von Konstante ist und das Zeitintegral durch Integration der Spannung an einer Wicklung des Transformators ab dem Zeitpunkt, an dem das Prüfsignal an- gelegt wird, ermittelt wird.

Wesentliche Eigenschaften über den Transformator und die magnetischen Eigenschaften seiner Hauptinduktivität können bereits aus einer Kurve, die die Stromstärke zum Zeitintegral der Spannung in Beziehung setzt, erhalten werden. Entsprechend ist es möglich, aber nicht unbedingt erforderlich, dass von der Transformatorprüfvorrichtung auch das Verhältnis der beiden Proportionalitätskonstanten ci und C2 in Gleichungen (1 ) und (2) ermittelt wird.

Figur 3 zeigt eine Kurve 60, die den Zusammenhang zwischen dem Zeitintegral der von der Transformatorprüfvorrichtung 10 erfassten Spannung und dem als Prüfsignal eingespeisten Strom darstellt. Die /(t) - / U(t') dt' -Kurve 60 kann der in Figur 2 dargestellten B-H-Kennlinie bis auf Skalierungsfaktoren entlang der beiden Achsen entsprechen. Wichtige Informationen können bereits aus der Form der /(t) - / U(t')dt'- Kurve 60 abgeleitet werden.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann entsprechend eingerichtet sein, um Datenpunkte 61 -63 der /(t) - / i/(t')dt'-Kurve 60 zu bestimmen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann alternativ oder zusätzlich eingerichtet sein, um einen Nulldurchgang 65 der /(t) - / U(t') dt' -Kurve 60 zu bestimmen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann alternativ oder zusätzlich eingerichtet sein, um aus Datenpunkten 64, 65 in der Nähe des Nulldurchgangs 65 die Steigung der /(£) - / L/(t')cit'-Kurve 60 am Nulldurchgang zu bestimmen. Ähnlich kann von der Transformatorprüfvorrichtung die Lage von Kniepunkten oder die Steigung der Kurve 60 an den die Punkten oder bei Sättigung ermittelt werden.

Figur 4 zeigt ein System 1 mit einer Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Aus- führungsbeispiel. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 ist für eine lösbare Kopplung mit einem Transformator 40 eingerichtet, um bei einer Transformatorprüfvorrichtung Informationen über eine B-H-Kennlinie zu ermitteln.

Der Transformator 40 weist eine Oberspannungsseite 41 mit einer ersten Wicklung 42 und eine Unterspannungsseite 43 mit einer zweiten Wicklung 44 auf. Der Transformator 40 kann auch als Dreiphasentransformator ausgestaltet sein, wobei die Sekundärwicklungen der unterschiedlichen Phasen auf unterschiedliche Weise gemäß der Schaltgruppe des Transformators 40 miteinander verbunden sein können. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 ist eingerichtet, um ein Prüfsignal, das ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom mit veränderlicher Frequenz sein kann, an der ersten Wicklung 42 oder der zweiten Wicklung 44 einzuspeisen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann so eingerichtet sein, dass sie sowohl mit der Oberspannungsseite 41 als auch mit der Unterspannungsseite 43 verbunden werden kann, um das Prüfsignal ohne Umverdrahtung wahlweise an der Oberspannungsseite 41 oder der Unterspannungsseite 43 einzuspeisen. Die Einspeisung des Prüfsignals kann wahlweise an der Oberspannungsseite 41 oder an der Unterspannungsseite 43 erfolgen, unabhängig davon, ob die Transformatorprüfvorrichtung mit beiden Seiten oder nur mit derjenigen Seite verbunden ist, an der das Prüfsignal eingespeist wird.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 umfasst eine Quelle 5, die als Stromquelle ausgestaltet sein kann. Die Quelle 5 kann wie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ausgestaltet sein. Die Quelle 5 kann eine Strommesseinrichtung 15 beinhalten oder kann mit einer Showmesseinrichtung 15 in Serie geschaltet sein. Ein von der Strom- messeinrichtung 15 erfasster Strom kann von der Auswerteschaltung 6 verwendet werden, um Informationen über die B-H-Kennlinie des Transformators 40 zu ermitteln.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen 12 zur Kopplung mit wenigstens einer Seite des Transformators 40. Die Transformatorprüf- Vorrichtung 10 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 12 umfassen, die Anschlüsse 34 zur Verbindung mit der Oberspannungsseite 41 und weitere Anschlüsse 31 , 32 zur Verbindung mit der Unterspannungsseite 43 des Transformators 40 beinhalten. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um die Quelle 5 wahlweise mit Anschlüssen zur Verbindung mit der Oberspannungsseite 41 oder mit Anschlüssen zur Verbindung mit der Unterspannungsseite 43 des Transformators 40 zu verbinden, ohne dass eine Umverdrahtung der Verbindungen 35, 36 zwischen der Transformatorprüfvorrichtung 10 und dem Transformator 40 erfolgen muss. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann steuerbare Schaltmittel umfassen, die es erlauben, dass von der Quelle 5 erzeugte Prüfsignal wahlweise an die Oberspannungsseite 41 oder die Unterspannungsseite 43 des Transformators 40 auszugeben.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann weitere Einrichtungen umfassen, beispielsweise eine oder mehrere Messeinrichtungen 14, 16 zum Erfassen einer Prüfantwort als Reaktion auf das Prüfsignal. Die Messeinrichtungen 14, 16 können Spannungsmesseinrichtungen sein, beispielsweise Voltmeter.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann eine Steuereinrichtung 17 zum automatischen elektrischen Steuern der Quelle 5 umfassen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 umfasst eine Auswerteschaltung 6 zum Auswerten einer Prüfantwort des Transformators 40, die mit den Messeinrichtungen 14, 16 erfasst wird. Die erste Messeinrich- tung 14 und die zweite Messeinrichtung 16 können jeweils für eine Spannungsmessung eingerichtet sein. Die Auswerteschaltung 6 kann eingerichtet sein, um ein Zeitintegral der von der ersten Messeinrichtung 14 oder der zweiten Messeinrichtung 16 erfassten Spannung, die über einer Wicklung des Transformators 40 als Reaktion auf das Prüfsignal abfällt, zu bestimmen. Dazu kann die Auswerteschaltung 6 einen In- tegrator oder A/D-Wandler in Kombination mit einer Einrichtung zur digitalen Integration umfassen. Die Auswerteschaltung 6 kann eingerichtet sein, um eine Stromstärke des von der Quelle 5 ausgegebenen Stroms und ein Zeitintegral der von wenigstens einer der Messeinrichtungen 14, 16 erfassten Spannungen zu ermitteln, um Informationen über die B-H-Kennlinie des Transformators 40 zu bestimmen.

Die Funktionen der Steuereinrichtung 17 und/oder der Auswerteschaltung 6 können von einem Prozessor 19 oder einer anderen integrierten Halbleitschaltung 19 ausgeführt werden. Die Quelle 6 kann ein zeitlich veränderliches Prüfsignal erzeugen. Eine Frequenz des Prüfsignals kann zwischen mehreren Werten veränderbar sein. Die erste Messeinrichtung 14 und die zweite Messeinrichtung 16 können zur zeitaufgelösten Erfassung einer Prüfantwort eingerichtet sein. Messwerte, die von der ersten Messeinrichtung 14 und der zweiten Messeinrichtung 16 erfasst werden, können A/D-gewandelt und rechnerisch weiter ausgewertet werden, beispielsweise um Kenngrößen des Transformators für jede von mehreren Frequenzen zu bestimmen.

Der Transformator 40 kann auch mehr als zwei Wicklungen 41 , 42 umfassen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann Anschlüsse zur Verbindung mit einer dritten Wicklung des Transformators 40 und etwaigen weiteren Wicklungen des Transformators 40 umfassen.

Der Transformator 40 kann ein mehrphasiger Leistungstransformator sein. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann Anschlüsse zur gleichzeitigen Verbindung mit mehreren Phasen des mehrphasigen Leistungstransformators aufweisen. Die Transformatorprüfvorrichtung 10 kann so eingerichtet sein, dass unterschiedliche Messungen erfolgen können, ohne dass die Verbindungen 35, 36 zwischen der Transformatorprüfvorrichtung 10 und dem Transformator 40 gelöst und/oder anders angeschlossen werden müssen. Die unterschiedlichen Messungen können ausgeführt werden, ohne dass der Prüfling umverdrahtet werden muss. Die Messungen können von der Transformatorprüfvorrichtung 10 vollständig oder teilweise automatisiert, d.h. ohne Interaktion des Benutzers zwischen den Messungen, durchgeführt werden. Die Messungen können die Ermittlung von Informationen über die B-H-Kennlinie sowie weiterer Kenngrößen des Transformators 40 umfassen. Beispielsweise können durch diese weiteren Messungen das Wicklungsverhältnis, Streuimpedanzen oder Streuinduktivi- täten, Wicklungswiderstände oder andere Kenngrößen des Transformators 40 ermittelt werden. Die aus diesen Messungen gewonnenen Informationen können verwendet werden, um die verschiedenen Parameter eines Ersatzschaltbildes des Transformators 40 automatisch zu bestimmen. Die Informationen über die B-H-Kennlinie können insbesondere verwendet werden, um den Wert der Hauptinduktivität im Ersatzschalt- bild des Transformators zu bestimmen.

Wie unter Bezugnahme auf Figur 1 bis Figur 3 beschrieben wurde, kann die Auswerteschaltung 6 weiterhin eingerichtet sein, um abhängig von der B-H-Kennlinie und optional weiteren Messungen an dem Transformator 40 zu erkennen, ob der Transfor- matorkern beschädigt ist, sich einen Luftspalt zwischen einer Wicklung und dem Transformatorkern gebildet hat, ob die Überspannungsfestigkeit und der Wirkungsgrad des Transformators 40 in einem zulässigen Bereich liegen, oder ob andere Fehlerzustände vorliegen. Die weitere Auswertung der B-H-Kennlinie, beispielsweise zur Parametrisierung des Transformatormodells oder zur Erkennung von Fehlerzuständen, kann von der Auswerteschaltung 6 in Abhängigkeit von einer Eingabe vorgenommen werden, die über eine Eingabeschnittstelle 20 empfangen wird. Über die Eingabeschnittstelle 20 kann beispielsweise eingebbar sein, ob der Transformator 40 ein Dreiphasentransformator ist. Falls der Transformator 40 ein Dreiphasentransformator ist, kann die Eingabeschnittstelle 20 selektiv die Festlegung einer Schaltgruppe ermöglichen, zu der der Transformator 40 gehört. Die weitere Auswertung der B-H-Kennlinie kann von der Auswerteschaltung 6 abhängig davon ausgeführt werden, ob der Transformator 40 ein Dreiphasentransformator ist und zu welcher Schaltgruppe der Transformator 40 gege- benenfalls gehört.

Unterschiedliche Phasen des Transformators 40 können von der Transformatorprüfvorrichtung 10 gleichzeitig oder zeitsequenziell geprüft werden. Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 70 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 70 kann von der Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel automatisch ausgeführt werden.

Bei Schritt 71 erzeugt die Transformatorprüfvorrichtung ein Prüfsignal. Das Prüfsignal kann ein Gleichstrom sein. Das Prüfsignal kann ein Wechselstrom sein. Falls das Prüfsignal ein Wechselstrom ist, kann eine Frequenz des Wechselstroms zeitabhängig verändert werden, während die Prüfantwort erfasst wird.

Das Prüfsignal kann in eine Spule an einer Oberspannungsseite oder eine Spule an einer Unterspannungsseite des Transformators 40 eingespeist werden.

Bei Schritt 72 wird eine Prüfantwort des Transformators 40 erfasst. Die Prüfantwort kann eine Spannung sein, die an einer Wicklung des Transformators 40 abfällt, wenn das Prüfsignal angelegt wird.

Bei Schritt 73 werden Informationen über eine B-H-Kennlinie des Transformators 40 ermittelt. Die Informationen können Datenpunkte, die das Zeitintegral der bei Schritt 72 erfassten Spannung jeweils abhängig vom angelegten Strom angeben, umfassen. Die Informationen können Datenpunkte der B-H-Kennlinie oder charakteristische Parameter der B-H-Kennlinie wie beispielsweise die Nulldurchgänge oder Kniepunkte o- der die Steigung der B-H-Kennlinie an den Nulldurchgängen, Kniepunkten oder bei Sättigung umfassen.

Die Auswertung bei Schritt 73 kann ein Integrieren der bei Schritt 72 erfassten Spannung umfassen. Eine Auswerteschaltung der Transformatorprüfvorrichtung kann eine Integratorschaltung umfassen, die die Spannung integriert. Alternativ oder zusätzlich kann die Integration numerisch erfolgen, beispielsweise nach einer A/D-Umsetzung.

Bei Schritt 74 können optional physikalische Eigenschaften des Transformators abhängig von den Informationen über die B-H-Kennlinie ermittelt werden. Die ermittelten physikalischen Eigenschaften können von den magnetischen Eigenschaften des Transformatorkerns abhängen. Beispielsweise kann eine Beschädigung des Transformatorkerns automatisch erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Luftspalt zwischen einer der Wicklungen und dem Transformatorkern automatisch erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich können Beeinträchtigungen der Überspannungsfestigkeit oder des Wirkungsgrad des Transformators 40 automatisch erkannt werden.

Die Ermittlung der physikalischen Eigenschaften bei Schritt 74 kann eine Parametri- sierung eines Transformatormodells beinhalten. Dabei können die Informationen über die B-H-Kennlinie mit anderen Messungen zusammengeführt werden, die von der Transformatorprüfvorrichtung 40 zeitsequenziell zur Ermittlung der B-H-Kennlinie an dem Transformator 40 ausgeführt werden. Derartige Messungen können beispielsweise zur Ermittlung eines Übersetzungsverhältnisses, von Streuimpedanzen oder Streuinduktivitäten oder Wicklungswiderständen dienen.

Figur 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des Transformators 40. Der Wicklungswiderstand Ri der Oberspannungsseite 41 kann durch einen Widerstand 81 repräsentiert werden. Der transformierte Wicklungswiderstand R2' der Unterspannungsseite 43 kann durch einen Widerstand 84 repräsentiert werden. Die Streuinduktivität 1 der Oberspannungsseite 41 kann durch eine Induktivität 82 repräsentiert werden. Die transformierte Streuinduktivität U2' der Unterspannungsseite 43 kann durch eine Induktivität 83 re- präsentiert werden. Die Widerstände 81 , 84 und Induktivitäten 82, 83 definieren die gesamte Längsinduktivität des Transformators. Die Induktivitäten 82, 83 definieren die nicht transformierte, d.h. ungestrichene, gesamte Streuninduktivität, die durch Skalierung mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses in an sich bekannter Weise in eine gestrichene Kenngröße des Transformators umgerechnet werden kann. Eine den Magnetisierungsstrom führende Hauptinduktivität kann durch eine Induktivität 85 berücksichtigt werden. Eine lineare Modellierung von Verlusten im Transformatorkern kann durch einen Widerstand 86 erfolgen.

Die Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel kann eingerich- tet sein, um durch die Ermittlung von Informationen über die B-H-Kennlinie des Transformators wenigstens die Induktivität 85 der den Magnetisierungsstrom führenden Hauptinduktivität zu bestimmen. Eine Parametrisierung des Transformatormodells, bei der die in Figur 6 dargestellten Widerstände und Induktivitäten ermittelt werden, kann von der Transformatorprüfvorrichtung 10 automatisch ausgeführt werden.

Figur 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 75 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 75 kann von der Transformatorprüfvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel automatisch ausgeführt werden. Bei dem Verfahren 75 können Schritte 71 bis 74 wie unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben ausgeführt werden.

Das Verfahren 75 kann die Parametrisierung eines Transformatormodells bei Schritt 76 beinhalten. Bei der Parametrisierung des Transformatormodells können mehrere Messungen, die einem Transformator 40 ausgeführt wurden, ausgewertet werden, um die verschiedenen Parameter des Transformatormodells zu bestimmen. Diese Parameter können die Hauptinduktivität des Transformators beinhalten, die wenigstens auch abhängig von der ermittelten B-H-Kennlinie bestimmt werden kann. Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben wurden, können bei weiteren Ausführungsbeispielen alternative oder zusätzliche Merkmale verwendet werden. Während beispielsweise die Verwendung einer Transformatorprüfvorrichtung in Kombination mit einem Transformator mit zwei Wicklungen beschrieben wurde, können die Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbei- spielen auch für Transformatoren mit drei Wicklungen oder mehr als drei Wicklungen verwendet werden. Während bei Ausführungsbeispielen die Transformatorprüfvorrichtung eine Signalquelle zum erzeugen des Prüfsignals umfassen kann, kann die Transformatorprüfvorrichtung auch zwei oder mehr Quellen umfassen, um Ströme in unterschiedliche Wicklungen des Transformators einzuspeisen.

Während bei Ausführungsbeispielen eine Prüfungsprozedur, die die Bestimmung mehrerer Kenngrößen des Transformators beinhaltet, automatisch ausgeführt werden kann, können die Transformatorprüfvorrichtung und das Verfahren nach Ausführungsbeispielen auch verwendet werden, wenn nur eine Kenngröße des Transformators ge- messen wird, bevor eine neue Benutzereingabe erforderlich ist.

Während der Transformator in einem Kraftwerk oder Umspannwerk eines Energieversorgungsnetzes installiert sein kann, können die Transformatorprüfvorrichtung und das Verfahren nach Ausführungsbeispielen auch bei kleineren Transformatoren ein- gesetzt werden.

Transformatorprüfvorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben eine weitergehende Charakterisierung eines Transformators bei der Transformatorprüfung. Insbesondere können zusätzliche Informationen über das magneti- sehe Verhalten der Hauptinduktivität gewonnen werden.