快速測量干式變壓器繞組DC電阻的新方法

根據繞組的特點(diǎn)，提出了一種簡(jiǎn)單、快速、準確的測量過(guò)渡過(guò)程中繞組DC電阻的新方法。同時(shí)進(jìn)行了仿真實(shí)驗，給出了以單片機為核心的智能儀器的實(shí)現方案。關(guān)鍵詞：DC電阻快速測量1前言繞組的DC電阻必須在制造、檢修、交接和預防性試驗，以及繞組平均溫升的測定和故障診斷后進(jìn)行測量，以便分析和判斷干式電力變壓器的特性。特別是在預防性試驗中，試驗人員希望快速測量繞組的DC電阻，該電阻接近實(shí)際運行狀態(tài)下的DC電阻。但在實(shí)際測量中，由于干式變壓器的繞組電感大，電阻小，其固有時(shí)間常數t=L/R很大，采用常規電橋法或DC壓降法往往需要很長(cháng)時(shí)間才能達到平衡，無(wú)法實(shí)現快速測量[2]。雖然未來(lái)會(huì )采用電路突變法和短路退磁法來(lái)增加電路電阻，以加快電路電流達到穩定值的時(shí)間，雖然做了一些改進(jìn)，但效果不大，不能從根本上實(shí)現快速測量。開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、可靠、易于擴展的新型快速測量方法。以下介紹供參考。2新方法的基本原理

電力干式變壓器的繞組可以等效為電感和電阻r的串聯(lián)電路，繞組DC電阻的基本測量電路圖如圖1所示。合上開(kāi)關(guān)k，回路電壓方程式為：E=L(di/dt) iR?？紤]到開(kāi)關(guān)的非理想性，假設t=0是閉合開(kāi)關(guān)后電壓e的時(shí)間，然后是電路中的瞬時(shí)電壓

從公式(5)可以看出，在測量干式變壓器繞組的DC電阻時(shí)，無(wú)論電路狀態(tài)如何，只需依次測量公式(5)中的i(t1)、i(t2)和i(t3)，就可以在電源電位E已知的閾值下得到R的值。因此，測量時(shí)間可以任意縮短，可以快速測量電力干式變壓器繞組的DC電阻R。這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)是從根本上消除了電路穩定狀態(tài)對測量的影響，較大限度地實(shí)現了快速測量。這是其他測量方法無(wú)法實(shí)現的，克服了傳統測量方法的大電源容量和串聯(lián)電阻、電容等附加測量元件對測量精度的影響。3新方法模擬試驗根據上述原理，采用Y/D(Z)干式工頻試驗變壓器和HT-1712F DC穩壓電源進(jìn)行模擬試驗。測試時(shí)，利用測試電路中串聯(lián)的采樣電阻獲得電流信號，電源電壓為2.02V，采樣電阻R5為3.11。用TDS-220示波器記錄測試波形(見(jiàn)圖2)。

其中：US1、US2和US3是分別對應于公式(5)中i(t1)、i(t2)和i(t3)的采樣電阻上的電壓。利用示波器獲得的數據進(jìn)行計算處理，可以得到A值與時(shí)間的對應關(guān)系，如圖3所示。

顯然，i=Us/Rs，通過(guò)比較公式(6)和公式(5)，我們可以得出： r=Rs E A……(7 ^ 7)，即A的值與r的值只相差一個(gè)系數。對比圖3和圖2可以看出，當時(shí)間經(jīng)過(guò)0.4s左右，即電源電壓達到穩定后，a的值幾乎不變，這一段a的平均值為0.525(V-1)，所以R=3.298由公式(7)計算，去掉采樣電阻(包括接觸電阻)后為0.188。該結果與CA10型快速測試儀測得的結果(0.180)非常接近，說(shuō)明公式(5)的正確性和可行性。從圖3可以看出，測量所需時(shí)間小于1s，從而達到快速測量的目的。雖然模擬試驗中使用的工頻試驗干式變壓器的特性與實(shí)際的工頻試驗干式變壓器有所不同，但它能反映基本的實(shí)質(zhì)性過(guò)程。在實(shí)踐中，電力干式變壓器繞組的DC電阻為m級，由于采樣電阻值的微小變化，可能會(huì )導致測量的DC電阻產(chǎn)生較大誤差，從而影響測量精度。因此，實(shí)際測量中應使用精度高、頻帶寬的電流傳感器，并盡可能避免采樣電阻。如果電流信號太小，應在采樣/保持電路之前增加一個(gè)放大器來(lái)放大信號，以滿(mǎn)足測量需要。4新方法的具體實(shí)現 #p#分頁(yè)標題#e#

總結rn，新方法是依次測量公式(5)中的各個(gè)電流值，并做一定的計算。此外，還需要進(jìn)行一些分析和比較，以提高測量精度。單片機包含定時(shí)器/計數器，可以進(jìn)行一定量的計算，完全可以滿(mǎn)足上述要求。用單片機制成的智能儀器還具有簡(jiǎn)單、可靠、易于擴展的優(yōu)點(diǎn)。圖4是以單片機為核心實(shí)現DC電阻快速測量的智能儀器。在圖中，單片機的數據處理部分主要完成從A/D轉換器中讀取并存儲數據(即公式(5)中的每個(gè)電流值)，用公式(5)計算并存儲得到的結果，對計算出的數據進(jìn)行分析比較，對有效數據進(jìn)行平均得到較終結果，并將較終結果轉換成BCD碼進(jìn)行顯示等。單片機的控制部分主要是定時(shí)控制采樣/保持電路和A/D轉換器的工作，控制單片機讀取A/D轉換的結果并顯示結果。單片機采用圖5所示的程序流程。圖5單片機程序流程

結論通過(guò)理論推導和仿真試驗，獲得了一種測量干式變壓器繞組DC電阻的新方法，并簡(jiǎn)要介紹了智能儀表系統中單片機的功能、程序流程和實(shí)現方法，對電力部門(mén)干式變壓器繞組DC電阻的測量具有積極的推動(dòng)作用。這種新方法具有以下特點(diǎn)：(1)可以在現場(chǎng)測試測量中實(shí)現快速測量；(2)不需要大容量電源，可以減輕測試設備的重量和體積，從而降低測試成本；(3)不需要減小時(shí)間常數，提高了測量精度；(4)采用以單片機為核心的智能儀器系統，可以對數據進(jìn)行處理、分析和顯示，進(jìn)一步提高測量精度；(5)智能儀器系統簡(jiǎn)單可靠，測量過(guò)程無(wú)需人工干預即可自動(dòng)完成；(6)易于擴展，可實(shí)現其他功能，如人機對話(huà)、計算機網(wǎng)絡(luò )通訊等；其他功能可以通過(guò)修改程序來(lái)實(shí)現。參考[1]鐘洪比，《電力干式變壓器檢修及試驗手冊[M】。北京：中電力出版社。2000 2]李。周麗兵，大功率干式變壓器DC電阻測試方法及特點(diǎn)[[J]。干式變壓器。2000.37 (7) [3]邱光恩