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公司出品的商業數學軟件，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。Simulink是MATLAB的工具箱之一，可以使軟件使用者在做出實際系統之前，提前對所做系統進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系統進行仿真運行，并對仿真結果進行分析，在仿真過程中對程序運行進行的實時的修正，從而縮短工程師對系統所需的時間，從而使系統性能得到提高，高效研發系統的目標得以實現。

關鍵詞：Simulink；直流電阻；仿真測量

中圖分類號：TM934.1 文獻標識碼：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、連續采樣時間或以上兩種方式混合的采樣時間進行建模，它支持系統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。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建動態系統模型。Simulink提供簡明、方便的方式去建模，只需要設計者單擊和拖動鼠標操作即可建模，并且可以適時看到系統的仿真運行結果。（2）構架在Simulink基礎之上的其他產品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創建、建模環境的定制以及信號參數和測試數據的定義。

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，我們可以用simulink軟件做出等效電路，實現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，對繞組進行充電的電流如果想要達到穩定電流的99.8%大約需要1500秒左右，這種配置實際應用起來效率并不高，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K1閉合，此時E設定為200V， D對應的E為15V，電力變壓器繞組同時使用兩條線路進行充電，充電時間約為50秒時，此時將開關斷開，D對應的E對變壓器繞組進行充電，電流增大速度在高壓充電時增長很快。如果將開關E斷開，低壓充電穩定電流值大于此時的充電電流，此時的狀態下電流達到穩定電流的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生跳變。磁通泵法首先通過電阻R對電感L進行充電，此時開關Kl和K2處于閉合狀態，斷開開關K3，對電感充滿完成后將開關K1斷開，此時L會對對變壓器繞組進行充電，然后重復這個過程，實現對變壓器繞組的充電。存在缺陷：這三種方法開關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控制方式的變化而起到改變直流電阻電路的，當無法精確控制開關的斷開時間時，變壓器想要達到穩定測量需要經過一個較長的充電過程，并且如果無法精準控制開關時間，變壓器想要達到穩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行提高。

2.4 二階振蕩法

為了實現二階小阻尼振蕩電路須將一階指數衰減電路進行改變，方法就是在回路中串入電容C，導致電流產生極值點=0。

缺陷探討：電流極值點的捕捉產生偏差，則UL不為零，會產生較大誤差，不易實現對電流的極值點的準確捕捉，從而無法保證測量的準確性。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法拉級的大電容，這個同樣不易實現。

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

參考文獻

[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[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測量[J].華北電力技術，1994，（12）：12-15.endprint