電力變壓器直流電阻測量的仿真研究

王庚++李義鵬

摘 要：MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。Simulink是MATLAB的工具箱之一，可以使軟件使用者在做出實際系統(tǒng)之前，提前對所做系統(tǒng)進(jìn)行仿真然后分析其存在問題，Simulink的主要功能是對特定的動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真運行，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，在仿真過程中對程序運行進(jìn)行的實時的修正，從而縮短工程師對系統(tǒng)所需的時間，從而使系統(tǒng)性能得到提高，高效研發(fā)系統(tǒng)的目標(biāo)得以實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Simulink；直流電阻；仿真測量

中圖分類號：TM934.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0143-02

1 Simulink簡介

（1）Simulink可以用離散采樣時間、連續(xù)采樣時間或以上兩種方式混合的采樣時間進(jìn)行建模，它支持系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率，也就是常說的多速率系統(tǒng)。Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口，主要目的是為了方便創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型。Simulink提供簡明、方便的方式去建模，只需要設(shè)計者單擊和拖動鼠標(biāo)操作即可建模，并且可以適時看到系統(tǒng)的仿真運行結(jié)果。（2）構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。

2 基于simulink對電力變壓器直流電阻快速測量的仿真及結(jié)果的分析

2.1 原理

電力變壓器繞組原理簡單，可以看成是電感L和電阻R的相互串聯(lián)，我們可以用simulink軟件做出等效電路，實現(xiàn)仿真測量電力變壓器直流電阻的目的，如下圖1所示[1]：

圖1中電感和電阻的相互串聯(lián)可以等效為電力變壓器繞組，電感為115H，電阻為0.484U，電壓為15V。用示波器來記錄充電過程，電流表顯示充電波形。變壓器衰減時間常數(shù)變大，因此直接測量變壓器直流電阻須很長時間。通過實驗，對繞組進(jìn)行充電的電流如果想要達(dá)到穩(wěn)定電流的99.8%大約需要1500秒左右，這種配置實際應(yīng)用起來效率并不高，因為短測量時間偏長。

2.2 高壓充電低壓測量法

圖2所示高壓充電低壓測量法，首先開始時開關(guān)K1閉合，此時E設(shè)定為200V， D對應(yīng)的E為15V，電力變壓器繞組同時使用兩條線路進(jìn)行充電，充電時間約為50秒時，此時將開關(guān)斷開，D對應(yīng)的E對變壓器繞組進(jìn)行充電，電流增大速度在高壓充電時增長很快。如果將開關(guān)E斷開，低壓充電穩(wěn)定電流值大于此時的充電電流，此時的狀態(tài)下電流達(dá)到穩(wěn)定電流的99.9%需要時間大幅增加，大約需要1500秒[2]。

2.3 磁通泵法

磁通泵法圖3所示，磁通慣性原理為：換路前，如果同一回路的兩個電感在電流不同，那么換路后，兩電感的瞬間電流和磁鏈將發(fā)生跳變。磁通泵法首先通過電阻R對電感L進(jìn)行充電，此時開關(guān)Kl和K2處于閉合狀態(tài)，斷開開關(guān)K3，對電感充滿完成后將開關(guān)K1斷開，此時L會對對變壓器繞組進(jìn)行充電，然后重復(fù)這個過程，實現(xiàn)對變壓器繞組的充電。存在缺陷：這三種方法開關(guān)斷開時間對測量的影響很大，因為測量電路的改變是通過控制開關(guān)控制方式的變化而起到改變直流電阻電路的，當(dāng)無法精確控制開關(guān)的斷開時間時，變壓器想要達(dá)到穩(wěn)定測量需要經(jīng)過一個較長的充電過程，并且如果無法精準(zhǔn)控制開關(guān)時間，變壓器想要達(dá)到穩(wěn)定測量需要的放電過程的時間也比較長[3]。另外，增大回路電阻的電路突變法在串加附加電阻時，需要增大電源容量，同時將直流電源電壓進(jìn)行提高。

2.4 二階振蕩法

為了實現(xiàn)二階小阻尼振蕩電路須將一階指數(shù)衰減電路進(jìn)行改變，方法就是在回路中串入電容C，導(dǎo)致電流產(chǎn)生極值點=0。

缺陷探討：電流極值點的捕捉產(chǎn)生偏差，則UL不為零，會產(chǎn)生較大誤差，不易實現(xiàn)對電流的極值點的準(zhǔn)確捕捉，從而無法保證測量的準(zhǔn)確性。此外，電路的振蕩頻率不能太高，因為在電壓采樣頻率一定的情況下需要串聯(lián)法拉級的大電容，這個同樣不易實現(xiàn)。

此外還有助磁法、隨機測量法和基于同一化原理的動態(tài)測量法、短路去磁法等，在此不再做闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]陳啟昌.測量電力變壓器繞組電阻的短路去磁法[J].變壓器，1994，（10）：9-12.

[2]王景吾，范履苞.變壓器試驗技術(shù)[J].變壓器，1998，（11）：41-43.

[3]梁志瑞，趙書強，楊書英，電力變壓器繞組直流電阻的動態(tài)測量[J].華北電力技術(shù)，1994，（12）：12-15.endprint