CN1493880A - 快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法及设备，此方法采用测量电路过渡过程中的瞬时电流值求取绕组的直流电阻。该方法具有简便、快速(数秒内完成测量)、准确的特点。

Description

快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法及设备，它可用于制造快速测量电力变压器绕组直流电阻的仪器。

技术背景

电力变压器广泛应用于电力系统中，按照我国标准GB1094-1996的要求，电力变压器在制造过程中、大修后、交接试验和预防性试验中以及绕组平均温升的测定和故障诊断等都必须进行其绕组直流电阻的测量，以对电力变压器的特性进行分析与判断。特别在预防性试验中，人们希望快速测量出绕组的直流电阻值，以便使测得的变压器直流电阻值接近于其实际运行状态下的直流电阻值。

由于电力变压器的绕组具有大电感L、微电阻R的特点，其固有时间常数τ(τ＝L/R)较大，因此采用传统的电桥法往往需要较长的时间(十几至几十分钟)才能使电桥达到平衡，所以无法实现快速测量。尽管人们已采取增大回路电阻的电路突变法、短路去磁法等方法来加快电路电流达到稳定值的时间(几分钟)，但要提供大电流，而且精确度下降；由于原理上都要求等待电流达到稳定时才能进行测量，因此，只能相对地缩短时间，而不能从根本上实现快速测量。

发明内容

发本明的目的在于提供一种快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法及设备，它可以快速、精确地测量电力变压器绕组直流电阻，而且方法简单，无须复杂的设备。

本发明通过理论分析和计算发现，可以不需要电路电流达到稳定，只需测量任意间隔相同的三个瞬时电流值即可准确地求取电力变压器绕组的直流电阻值。由于测量时对间隔时间Δt没有要求，只需满足Δt₁＝Δt₂＝Δt即可。因此，只要取Δt足够小，测量所需时间就会足够小，例如设Δt₁＝Δt₂＝1秒，则完成测量只需要3秒钟。因此，本发明从根本上实现对电力变压器直流电阻的快速测量。

本发明的目的是通过如下原理实现的：快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法，其特征在于：在电力变压器绕组两端施加一直流电压E后，在两个相等时间间隔的三个时刻，如：t₁＝t，t₂＝t+Δt，t₃＝t+2Δt，测出电路中与时间t₁，t₂，t₃相对应的瞬时电流值i(t₁)，i(t₂)，i(t₃)，经下列公式运算得到被测电力变压器绕组的直流电阻值R：

$R=E\frac{2i\left(t_2\right)-\[i\left(t_1\right)+i\left(t_3\right)\]}{i^2\left(t_2\right)-i\left(t_1\right)i\left(t_3\right)}$

采用上述方法的快速测量电力变压器绕组直流电阻的设备，它由单片机和传感器、直流电源、开关组成，其特征在于直流电源、开关与被测变压器串连成一个回路，回路穿过电感传感器，电感传感器从回路中取得的信号经A/D转换接入单片机。

附图说明

图1，为测量电力变压器绕组直流电阻的原理电路图。

图2，为原理电路的拉普拉斯变换等效电路图。

图3，为用单片机测量的原理接线图。

图4，为用单片机测量的程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

由图1可知，当合上开关K后变压器绕组两端电压达到E的时刻为t＝0，电路中的瞬时电流大小为i(0-)，根据由拉普拉斯变换得到复频域的等效电路图2，则有：

$\frac{E}{s}+\mathrm{Li}(0-)=(R+\mathrm{Ls})I\left(s\right)---\left(1\right)$

故：

$I\left(s\right)=\frac{\frac{E}{s}+\mathrm{Li}(0-)}{R+\mathrm{Ls}}=\frac{E}{s(R+\mathrm{Ls})}+\frac{\mathrm{Li}(0-)}{R+\mathrm{Ls}}$

对上式进行拉普拉斯反变换有：

$i\left(t\right)=\frac{E}{R}+\[\mathrm{Li}(0-)-\frac{E}{R}\]e^{-\frac{\mathrm{Rt}}{L}}$

所以：

$\frac{E}{R}-i\left(t\right)=\[\frac{E}{R}-\mathrm{Li}(0-)\]e^{-\frac{\mathrm{Rt}}{L}}$

两边取对数，有：

$\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t\right)\]=\ln \[\frac{E}{R}-\mathrm{Li}(0-)\]-\frac{\mathrm{Rt}}{L}$

如果t₂-t₁＝t₃-t₂＝Δt，有：

$\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)\]-\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_1\right)\]=-\frac{R(t_2-t_1)}{L}=-\frac{R}{L}\mathrm{\Δt}$

$\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_3\right)\]-\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)\]=-\frac{R(t_3-t_2)}{L}=-\frac{R}{L}\mathrm{\Δt}$

故：

$\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_3\right)\]-\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)\]=\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)\]-\ln \[\frac{E}{R}-i\left(t_1\right)\]$

即：

$\frac{\frac{E}{R}-i\left(t_3\right)}{\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)}=\frac{\frac{E}{R}-i\left(t_2\right)}{\frac{E}{R}-i\left(t_1\right)}$

求解得到：

$R=E\frac{2i\left(t_2\right)-\[i\left(t_1\right)+i\left(t_3\right)\]}{i^2\left(t_2\right)-i\left(t_1\right)i\left(t_3\right)}---\left(2\right)$

由式(2)可见，用此方法测量电力变压器绕组直流电阻时不管电路的状态如何，只需测取i(t₁)，i(t₂)，i(t₃)，且要求t₂-t₁＝t₃-t₂＝Δt，在电源电势E已知的条件下即可得到R的值。由于对Δt没有具体数值要求，因此可使测量时间任意的短，所以从根本上解决了快速测量R的问题。

测量i(t₁)，i(t₂)，i(t₃)及t₂-t₁＝t₃-t₂＝Δt可由图3所示的单片机测量系统方便实现。本发明设计的单片机测量程序流程图如图4所示。

本发明与现有技术相比较，其突出优点是在测量电力变压器绕组直流电阻时，从根本上脱离了电路的稳定状态对测量的影响，因此可以最大限度地实现快速测量。这是现有的其他测量方法无法达到的。由于测量采用单片机技术，所以测量精度高并可实现测量过程的智能化和自动化。由于测量过程与电路状态无关，所以克服了传统测量方法所需电源容量大及回路其它附加测量元件对测量精度的影响。因此本发明是一种快速、准确、轻便、自动测量电力变压器绕组直流电阻的新方法。

Claims (2)

1、快速测量电力变压器绕组直流电阻的方法，其特征在于：在电力变压器绕组两端施加一直流电压E后，在两个相等时间间隔的三个时刻，如：t₁＝t，t₂＝t+Δt，t₃＝t+2Δt，测出电路中与时间t₁，t₂，t₃相对应的瞬时电流值i(t₁)，i(t₂)，i(t₃)，经下列公式运算得到被测电力变压器绕组的直流电阻值R：

$R=E\frac{2i\left(t_2\right)-\[i\left(t_1\right)+i\left(t_3\right)\]}{i^2\left(t_2\right)-i\left(t_1\right)i\left(t_3\right)}$

2、采用权利要求1所述方法的快速测量电力变压器绕组直流电阻的设备，它由单片机和传感器、直流电源、开关组成，其特征在于直流电源、开关与被测变压器串连成一个回路，回路穿过电感传感器，电感传感器从回路中取得的信号经A/D转换接入单片机。

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