基于DSP變壓器直流電阻的“消磁動態”方法測試

1 引言

變壓器繞組直流電阻測試是變壓器出廠及預防性試驗的主要項目之一。按照IEC標準和國標GB1094，變壓器在制造過程中、大修后、交接試驗和預防性試驗以及繞組平均溫升的測定和故障診斷中等都必須進行該項試驗。

近幾年有關電力變壓器直流電阻的測試方法已在參考文獻中詳細論述。這些方法可以分為兩大類：靜態和動態測量法。所謂靜態測量法，指待繞組充電電流穩定后進行測量，它包括，增大回路電阻的電路突變法、高壓充電低壓測量法、磁通泵法等，它們都存在測量過程須依賴人工干預的缺點。所謂動態測量法，指不需要等到穩定后再測量，而是利用電感線圈充電過程中的電壓、電流數據來測量其電阻。在動態測量法中，二階振蕩法對于回路中所串聯的電容有較高的要求，還要求嚴格把握電流極值點，若di/dt≠0，而電感的數值又很大，所產生的電感壓降UL=Lx(di/dt)疊加于直流電阻極小的壓降UR上，則降低測量精度。一般而言，靜態測量法消耗時間較長，但是測量數據比較可靠；動態測量法快速高效，但是測量數據有時不太可靠。

本文針對它們的各自特點，借助于TI(TexasInstrument)公司信號處理器(DSP)，提出了“消磁動態法”，力求將兩類方法的優點集于一體，解決智能化、快速、可靠測量大型電力設備直流電阻的問題，尤其是大容量的三相五柱變壓器的快速測量。

2 測試系統原理分析

2.1 消磁法基本思路

常規研究三相三柱變壓器的方法是把電力變壓器繞組等效于電感和電阻的串聯，繞組電流變化過程為：

其中，τ=Lx/Rx為回路時間常數;Rx、Lx為被測變壓器繞組直流電阻、電感；E、i為電源和回路電流。

下面簡要分析三相五柱變壓器的互感耦合繞組的電路過渡過程，其等效電路如圖1所示。其中，R1為原邊電阻;R2為副邊電阻折合值;L為對應于激磁電抗的電感。此電路的阻抗函數為：

此電路的強制響應(即端電壓的穩態分量)和自然響應分別為：

電路的全響應為強制響應與自然響應之和，即：

待定常數A可由初始條件求得。因此，端電壓的時間變化函數為：

那么，若