基于DSP变压器直流电阻的“消磁动态”方法测试

1 引言

变压器绕组直流电阻测试是变压器出厂及预防性试验的主要项目之一。按照IEC标准和国标GB1094，变压器在制造过程中、大修后、交接试验和预防性试验以及绕组平均温升的测定和故障诊断中等都必须进行该项试验。

近几年有关电力变压器直流电阻的测试方法已在参考文献中详细论述。这些方法可以分为两大类：静态和动态测量法。所谓静态测量法，指待绕组充电电流稳定后进行测量，它包括，增大回路电阻的电路突变法、高压充电低压测量法、磁通泵法等，它们都存在测量过程须依赖人工干预的缺点。所谓动态测量法，指不需要等到稳定后再测量，而是利用电感线圈充电过程中的电压、电流数据来测量其电阻。在动态测量法中，二阶振荡法对于回路中所串联的电容有较高的要求，还要求严格把握电流极值点，若di/dt≠0，而电感的数值又很大，所产生的电感压降UL=Lx(di/dt)叠加于直流电阻极小的压降UR上，则降低测量精度。一般而言，静态测量法消耗时间较长，但是测量数据比较可靠；动态测量法快速高效，但是测量数据有时不太可靠。

本文针对它们的各自特点，借助于TI(TexasInstrument)公司信号处理器(DSP)，提出了“消磁动态法”，力求将两类方法的优点集于一体，解决智能化、快速、可靠测量大型电力设备直流电阻的问题，尤其是大容量的三相五柱变压器的快速测量。

2 测试系统原理分析

2.1 消磁法基本思路

常规研究三相三柱变压器的方法是把电力变压器绕组等效于电感和电阻的串联，绕组电流变化过程为：

其中，τ=Lx/Rx为回路时间常数;Rx、Lx为被测变压器绕组直流电阻、电感；E、i为电源和回路电流。

下面简要分析三相五柱变压器的互感耦合绕组的电路过渡过程，其等效电路如图1所示。其中，R1为原边电阻;R2为副边电阻折合值;L为对应于激磁电抗的电感。此电路的阻抗函数为：

此电路的强制响应(即端电压的稳态分量)和自然响应分别为：

电路的全响应为强制响应与自然响应之和，即：

待定常数A可由初始条件求得。因此，端电压的时间变化函数为：

那么，若