变压器空载试验的微机化测试方法

产品简介

针对传统测量存在的诸多弊端，配合城乡电网改造工作，提出了一种变压器空载试验的微机化测量方法。通过相应的硬件设计与软件处理，有效的减少或消除各种误差，提高测量精度和效率，全部试验过程是在程序控制下自动进行，试验数据亦自动处理，即时打印结果，并可存入数据库，实现更的管理。基本上实现了空载试验的自动化。
　　
　　1测试原理分析频率的测量采用周期法，只要测得瞬时值相邻的两个过零点之间的时间，即可算出频率。相位差只需测出电压、电流瞬时值过零点之间的时间差。一个周期内电流信号的有效值可表示为
　　
　　其中I为电流信号有效值，T为电流信号波形周期，i为t时刻电流瞬时值。
　　
　　将上式离散化，用一个周期内有限个采样的电流数字信号量代替一个周期内连续变化的电流函数，且设相邻两次采样时间间隔相等，则可以得到根据一个周期内各瞬时值及采样点数计算电流有效值的公式
　　
　　其中△T为相邻两次采样时间间隔，im为m－1的时间间隔的电流信号瞬时值，N为一个周期内的采样点数。
　　
　　考虑到交流电流是有正负的，所以电流平均值为
　　
　　同理可得，计算电压有效值、电压平均值和一相平均功率的公式
　　
　　功率因数为
　　
　　2微机测试系统硬件原理框图微机测试系统主回路在目前变压器空载试验所采用的电路的基础上，用微机系统取代了传统方法中的测量仪表。工作过程分为三步：
　　
　　（1）采集到的三相电压和三相电流的瞬时值经A／D转换、I／O通道进入微机；
　　
　　（2）在微机中实现数据处理；
　　
　　（3）根据处理结果，微机发出控制信号（经I／O通道、D／A转换、功率放大）实现对空载试验电压调整与分压电路的选择，还可根据要求显示打印输出结果。
　　
　　为满足功率计算的要求，应使三相电压与三相电流的信号同时采集。因常规的A／D卡每次只能采集一路信号并完成A／D转换，所以系统设计了一采样控制电路。输入电流经过精密互感器，然后由精密电阻将电流量转化为电阻分压后进入采样控制电路，输入电压直接经精密电阻分压后进入采样控制信号路。采样控制由软件完成。当控制电路收到采样控制信号后，各路信号同时被采集，采集的信号被暂时保存在采样保持器中，各路信号依次进行A／D转换。当其中的某一路信号在进行A／D转换时，其它的未被转换的信号在保持期间会有衰减，但由于衰减相当小，可以忽略不计，不影响zui终的计算精度。
　　
　　设计采用高性价比的12位、100ksps的A／D转换器AD1674。转换时间为10μs，为了提高采样速度，采用了锁存器同步锁存、分时读取的方法。两个锁存器用同一个控制信号控制。这样执行一条指令即可将A／D转换结果读出。
　　
　　I／O提供了多路开关量输入输出，其作用由软件控制。I／O总线要求与计算机总线一致。功率放大器采用可控硅固态继电器，兼备光电隔离设备。
　　
　　3软件设计软件编制应用VisualBasic、VisualC＋＋以及C语言。软件设计包括数据库的建立、软件界面的设计、试验信号采集、数据处理、以及电压控制、分压电路控制、试验数据管理和试验报表输出等。
　　
　　输入数据用软件可变窗口数据平滑滤波技术处理，确保数据正确，在可能的情况下，增加采样点数，以提高计算准确性。
　　
　　软件设计采用模块化结构，其结构框图如图2所示。
　　
　　数据库（采用Access数据库）由多个表构成（可根据变压器型号、生产厂家和生产序号可以*确定一个变压器，所以将其一起设为主键）。
　　
　　在试验前，可以从下拉文本框（与数据库实时动态交换）中选择正在进行试验的变压器型号，如果存在，就说明在此以前进行过此型号的变压器试验，可以查询或打印以前试验的数据和结果。在做同类型变压器试验时，就可省去变压器铭牌参数（变压器空载短路损耗测试仪）的输入。如果不存在，说明这是一种新型的变压器，其铭牌参数需要手动输入，保存后可供下次进行同类型变压器试验时使用。
　　
　　VB不具备直接对硬件I／O端口进行访问的能力，为使计算机从现场获取实际数据或发出控制命令，需要计算机实现对I／O端口的访问能力，本文采用调用动态链接库的方法。首先用VC函数库中的inp、inpw、oup、oupw等函数创建动态链接库adio32．dll，它包括如下函数。
　　
　　其中adr表示I／O端口地址：data表示I／O数据。在VB中调DLL时，先将DLL文件拷贝到Windows下的system目录下。部分数据采集程序如下（设I／O端口基地址为240H，在需要部分用declare语句对所需要的DLL中的函数进行了声明）。
　　
　　由于程序比较庞大，不能一一列举说明，为使读者对这个系统有更全面的认识，在这列举了三相空载试验的部分计算程序
　　
　　PO=P1+P2+P3’为代数和，P和I在前面程序中已经算出，并存入相关数据文件
　　
　　’当额定电压不等于有效电压时，调用低电压修正函数
　　
　　’当电压频率不等于额定频率时，调用频率修正函数
　　
　　4现场应用效果本系统为AVO公司设计的变压器空载变压器空载短路损耗测试仪试验的微机化系统。测量电流和电压的平均值的误差为0．2％，测量功率的精度为0．5％，采样频率为10μs，完全可以满足变压器空载试验的要求，公司已经用上述方法对重庆ABB变压器厂和沈阳变压器有限公司生产的变压器进行多次空载试验，实践证明效果很好。
　　
　　下面是公司为重庆ABB变压器厂生产的一变压器变压器空载短路损耗测试仪前后分别采用传统的人工计算方法和改进后微机化测试方法的结果对比。该变压器型号为SFPZ9－120000／220，电压为220±8×1．5％／121／10．5kV，联结组别为YN，YnO，dn，额定容量为120／120／60MVA，额定电流为314．92／572．58／3299．14A，测试环境温度24℃，测试地点为重庆黄角桠。
　　
　　首先采用传统人工测量方法，测量数据如表1。
　　
　　不清经上述数据计算（换算到10．5kW）得到
　　
　　空载电流：I0＝5．66A，空载电流百分数：I0％＝0．086％，空载损耗：P0＝53．08kW采用本系统测得
　　
　　空载电流百分数：I0％＝0．083％，空载变压器空载短路损耗测试仪损耗：P0＝54．66kW
　　
　　5结束语
　　
　　（1）本次设计的变压器空载变压器空载短路损耗测试仪试验的微机化系统采用数字采样技术，利用微机进行数字滤波、数据处理、数值计算，减少或排除了各种误差，避免了繁琐的人为读表和计算，提高了测试精度和效率。
　　
　　（2）采用微机系统代替了传统的测量控制仪表，使测量硬件电路大大简化，大大降低了仪表成本，并且在空载试验中操作方便简单，软件用户界面友好。
　　
　　（3）由于负载试验和空载试验变压器空载短路损耗测试仪的电源和测量线路一样，所不同的是非电源侧的绕组要人为短路，所以上述系统也可用于负载试验特性的测试。
　　
　　可见，用变压器空载试验变压器空载短路损耗测试仪的微机系统代替传统的人为常规空载试验方法有无可比拟的优越性，值得大力推广和应用。

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