【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .............................................................. 44 圖 調(diào)用 ........................................................................................................ 44 圖 OpenDevice 子函數(shù)模塊 ........................................................................................ 45 圖 CY7C680_CloseDevice 子函數(shù)模塊 ..................................................................... 45 圖 CY7C680_Read 子函數(shù)模塊 .................................................................................... 45 圖 蝶形運(yùn)算符 ................................................................................................................ 48 圖 N 點(diǎn) DFT 的一次時(shí)域抽取分解圖 ....................................................................... 48 圖 將 N/2 點(diǎn) DFT 分解成兩個(gè) N/4 點(diǎn) DFT 的蝶形運(yùn)算圖 ..................................... 49 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) .................................................................................... 51 圖 數(shù)據(jù)采集 .vi ........................................................................................................... 51 圖 頻率響應(yīng) .vi ........................................................................................................... 52 圖 單相繞組匝間短路時(shí)測(cè)得的頻率響應(yīng)特性曲線 .............................................. 53 圖 單相繞組 線圈鼓包后 測(cè)得的 幅頻響應(yīng)特性曲 線 .............................................. 54 圖 遭受突發(fā)性短路電流沖擊前后測(cè)得的頻率響應(yīng)特性曲線 ............................. 54 碩士學(xué)位論文 V 附表索引 表 相關(guān)系數(shù)的參考數(shù)據(jù) ..............................................................................................11 表 常用的分發(fā)例程 ...................................................................................................... 35 表 直接計(jì)算 DFT 和 FFT 算法運(yùn)算量的比較 ............................................................ 50 碩士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒 論 引言 電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地要遭受各種故障短路電流的沖擊。一旦短路故障發(fā)生在變壓器出口附近，如果繞組內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)存在薄弱環(huán)節(jié)，必然會(huì)產(chǎn)生繞組扭曲、鼓包或移位等變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致突發(fā)性損壞事故。 變壓器在遭受短路故降電流沖擊后，繞組發(fā)生局部變形，即使沒(méi)有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患： (1)絕緣距離發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致發(fā)生局部放電。當(dāng)遇到雷電過(guò)電壓作用時(shí)，便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用而發(fā)生絕緣擊穿事故 。 (2)繞組機(jī)械性能下降。 當(dāng)再次遭受短路事故時(shí)，將承受不住巨大的電動(dòng)力作用而發(fā)生損壞事故。 因此，開(kāi)展變壓器繞組變形 測(cè)試工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的變壓器，對(duì)防止變壓器事故的發(fā)生 有重要的作用。 設(shè)計(jì)變壓器繞組變形檢測(cè)裝置的意義 變壓器繞組變形后，有的會(huì)立即發(fā)生損壞事故，更多的則是仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短取決于變形的嚴(yán)重程度和部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運(yùn)行，具有故障隱患。這是因?yàn)椋? (1)絕緣距離發(fā)生變化，或固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到過(guò)電壓作用時(shí)，繞組便有可能發(fā)生餅 間或匝間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用，絕緣損傷部位逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故 [1]。例如，某臺(tái) 180MVA、 220kV的電力變壓器，低壓側(cè)短路后，用常規(guī)試驗(yàn)方法沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，投 入運(yùn)行 4個(gè) 月后 ．突然發(fā)生損壞事故。 (2)繞組機(jī)械性能下降，當(dāng)再次遭受到短路電流沖擊時(shí)，將承受不住巨大的沖擊電動(dòng)力的作用而發(fā)生損壞事故。例如，某臺(tái) 250MVA、 500kV的電力變壓器，低壓側(cè)遭短路沖擊后，常規(guī)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何現(xiàn)象，投入運(yùn)行后 1年，在一次短路事故中損壞。 (3)累積效 應(yīng)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，運(yùn)行變壓器一旦發(fā)生繞組變形，將導(dǎo)致累積效應(yīng)，出現(xiàn)惡性循環(huán)。例如，某臺(tái) 、 110kV的電力變壓器，在運(yùn)行的 7年中， 10kV側(cè)曾遭受多次沖擊，經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部繞組已存在嚴(yán)重變形現(xiàn)象。若不是及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形，很難說(shuō)這臺(tái)變壓器在什么時(shí)候發(fā)生事故。 變壓器繞組變形檢測(cè)裝置研究與設(shè)計(jì) 2 再如，某電廠的一臺(tái) 63000/110升壓變壓器，發(fā)生短路后速斷保護(hù)跳開(kāi)三側(cè)斷路器，經(jīng)預(yù)防性試驗(yàn)合格再投運(yùn) 1個(gè)月后，油中特征氣體增長(zhǎng)。停運(yùn)檢修發(fā)現(xiàn)35kV繞組已整體變形，包括 10kV繞組多處有露銅，導(dǎo)線有燒融現(xiàn)象。因此，對(duì)于繞組已有變形但仍 在運(yùn)行的電力變壓器來(lái)說(shuō)，雖然并不意味著會(huì)立即發(fā)生絕緣擊穿事故，但根據(jù)變形情況不同，當(dāng)再次遭受并不大的過(guò)電流或過(guò)電壓，甚至在正常運(yùn)行的鐵磁振動(dòng)作用下，也可能導(dǎo)致絕緣擊穿事故。所以，在有的所謂“雷擊”或“突發(fā)”事故中，很可能隱藏著繞組變形的故障因素。 我國(guó)電力部門制定的反事故措施中也明確規(guī)定，變壓器出口短路或近區(qū)短路后，應(yīng)該進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)。一定要防止電力變壓器在經(jīng)歷出口短路或近區(qū)短路后，未經(jīng)任何試驗(yàn)和檢查就試投。 我國(guó)部分省市的電力公司也要求 110kV及以上變壓器在交接時(shí)應(yīng)該進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)以判斷變壓器在運(yùn)輸 及吊裝過(guò)程中，有無(wú)造成繞組的移位和變形。 及時(shí)發(fā)現(xiàn)那些變形較嚴(yán)重但卻仍在運(yùn)行著的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩檢查和檢修，對(duì)于防止變壓器損壞事故的發(fā)生，有重要的作用。為此目前世界上許多國(guó)家都在積極開(kāi)展變壓器繞組變形的診斷工作，有些國(guó)家 (如意大利 )甚至把繞組變形的診斷，當(dāng)成了變壓器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目。 當(dāng)制造廠沒(méi)有提供有關(guān)繞組變形的原始圖譜時(shí)，交接時(shí)測(cè)量所得數(shù)據(jù)也可以當(dāng)作被測(cè)繞組的原始資料。 所以 研究并設(shè)計(jì) 變 壓器繞組變形檢測(cè)裝置 ， 測(cè)量這些數(shù)據(jù) 有著非常重要的 實(shí)際 意義。 方便 在以后的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生故障時(shí)，作為繞組有無(wú)變形及 其變形程度如何的判斷依據(jù)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前變壓器繞組變形測(cè)試儀在電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有相關(guān)的產(chǎn)品供應(yīng)，進(jìn)口產(chǎn)品以瑞典 PAX公司為代表，其頻率范圍達(dá)到 1Hz～ 10MHz、動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍達(dá)到 120dB～ 20dB且測(cè)量精度小于177。 。 目前國(guó)產(chǎn)變壓器繞組變形測(cè)試儀有三種型號(hào)，分別是武漢高壓電器研究所、華北電力科學(xué)研究院 (華北中試所 )、北京電力科學(xué)研究院三家生產(chǎn)的。每套價(jià)格 2527萬(wàn)元左右，而進(jìn)口每套需 45萬(wàn)元。目前用的較多的是北京電力科學(xué)研究院生產(chǎn)的 TDT型變壓器繞組變形測(cè)試儀，其 掃描 頻 率范圍達(dá)到 1KHz～ 2MHz、動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍達(dá)到 100dB～ 20dB且測(cè)量精度為177。 1dB。 其他一些公司例如：武漢市國(guó)力電氣設(shè)備有限公司的 GLRZBX變壓器繞組變形測(cè)試儀、上海國(guó)試電力科技有限公司的 GBR1000型變壓器繞組變形測(cè)試儀、保定市金威電力儀器有限公司的 JW3000型變壓器繞組變形測(cè)試儀 、武漢恒威國(guó)電電力設(shè)備有限公司的 HWBR繞組變形測(cè)試儀 、國(guó)電西高的 GDRBII繞組變形測(cè)試儀、中國(guó)武漢市國(guó)電華瑞電業(yè)測(cè)試科技有限公司 的 BRZ1800變壓器繞組變形測(cè)試儀 均碩士學(xué)位論文 3 能 達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)： 掃描方式：采用線性分布 的掃頻測(cè)量方式 ； 掃頻測(cè)量頻點(diǎn)： 1K2MHz(可選 )，測(cè)量點(diǎn)數(shù) 1000點(diǎn) ； 掃描頻率精度：信號(hào)源輸出正弦信號(hào)的頻率精度不大于 %； 測(cè)量精度： 177。 1dB； 信號(hào)輸出為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，幅度軟件自動(dòng)調(diào)節(jié)，最大幅度 177。10V ，輸出阻抗為50Ω ； 采集通道，采集激勵(lì)信號(hào)，采集相應(yīng)信號(hào) ； 測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬： 100dB～ 20dB； 采集通道輸入阻抗： 1MΩ ； 量化精度： 12位 ； 掃描測(cè)量范圍： 1kHz～ 2MHz； 其中武漢市國(guó)力電氣設(shè)備有限公司和武漢恒威國(guó)電電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 繞組變形測(cè)試儀其測(cè)量精度能 達(dá)到 ，但是這兩個(gè)公司的通道最大存儲(chǔ)容量不足，致使數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間變長(zhǎng) 。 上海國(guó)試電力科技有限公司 和 保定市金威電力儀器有限公司的變壓器繞組變形測(cè)試儀 的測(cè)量點(diǎn)數(shù)不到 20xx 點(diǎn)，致使測(cè)量結(jié)果不精確。 國(guó)電西高的繞組變形測(cè)試儀 測(cè)試精度不高，通道最大存儲(chǔ)量 也 不足。 中國(guó)武漢市國(guó)電華瑞電業(yè)測(cè)試科技有限公司 的變壓器繞組變形測(cè)試儀也存在精度不高的問(wèn)題。 精度高，測(cè)量點(diǎn)數(shù)多，必然會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間長(zhǎng) 、 上位機(jī)數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。 以上公司生產(chǎn)的變壓器繞組變形測(cè)試儀， 對(duì)一臺(tái)高、中、低繞組的電力變壓器 進(jìn)行繞組變形測(cè)量，總需時(shí)間 大都 在 10 分鐘 以上 。 綜合看來(lái)，進(jìn)口產(chǎn)品穩(wěn)定性和重復(fù)性好 ，但價(jià)格 昂貴 且精度不高 。 而國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品 ， 可重復(fù)性差 、 抗干擾能力差，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的結(jié)果不準(zhǔn)確， 達(dá) 不 到國(guó)外水平 ，因此 其總體性能 還有待提高 。 基于此種情況， 本課題在深入研究國(guó)內(nèi)外在變壓器繞組變形測(cè)試方面的相關(guān)理論和測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)出一種新型的變壓器繞組變形檢測(cè)裝置。 力圖達(dá)到測(cè)試系統(tǒng)精度高 、速度快、運(yùn)行 可靠，且成本低的目的 。 研究的內(nèi)容 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的情況，研究 目前變壓器繞組變形檢測(cè)儀的存在的缺點(diǎn) 。 對(duì)這些缺點(diǎn)改進(jìn)后，設(shè)計(jì)了一種新型的變壓器繞組變形檢測(cè)裝置 ， 基于此需要做的工作有以下幾點(diǎn) ： （ 1） 研究導(dǎo)致變壓器繞組變形的原因 ，分析在不同形變的情況下在不同的變壓器繞組變形檢測(cè)裝置研究與設(shè)計(jì) 4 頻率段其繞組表現(xiàn)出的等效電阻、等效電感、等效電容 ， 并研究該頻段下其頻響曲線的變化情況。 （ 2） 研究國(guó)內(nèi)外測(cè)量變壓器繞組變形的方 法 ，然后 比較這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)并研究這些方法的可行性 。 最終 確定本課題選用 的 測(cè)量 方法 并對(duì) 該 方法 進(jìn)行 深入研究 。 （ 3） 以 已選用的測(cè)量方法 為理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)繞組變形檢測(cè) 裝置的硬件系統(tǒng) 框架 ， 根據(jù)測(cè)試指標(biāo)設(shè)計(jì)并優(yōu)化 配置硬件系統(tǒng)中 的各個(gè)電路模塊 ，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可靠性及準(zhǔn)確性，最后通過(guò)聯(lián) 調(diào)確定整個(gè)電路系統(tǒng) 。 （ 4） 編寫下位機(jī)與上位機(jī)通訊的接口程序（動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL）。 在 LabVIEW軟件 平臺(tái)下通過(guò)調(diào)用 該 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) ,就 可以 實(shí)現(xiàn) LabVIEW 軟件 與 USB 設(shè)備 通訊 。首先需要的是編寫 USB 驅(qū)動(dòng)程序，然后結(jié)合 Win32 函數(shù) 利用 Visual C++軟件編譯生成 LabVIEW 可調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。 （ 5） 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)程序 編寫好后 ， 在 LabVIEW 平臺(tái)下 編寫上位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序 并調(diào)用該動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)就可以把數(shù)據(jù)從 USB 設(shè)備 中 取出。把取出的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)數(shù)據(jù)處理程序，由此程序計(jì)算在不同頻率點(diǎn)的幅頻值然后繪制 整條幅頻曲 線。 （ 6） 實(shí)驗(yàn) 中， 用已知 故障情況 下的 變壓器做樣本， 檢測(cè)此變壓器的幅頻曲線 ， 比較 其 投入使用前的幅頻曲線和 其 故障后的幅頻曲線 ， 分析數(shù)據(jù)結(jié)果 并驗(yàn)證變壓器繞組變形 檢測(cè) 裝置的測(cè)試速度及準(zhǔn)確性 。 碩士學(xué)位論文 5 第 2 章 變壓器繞組變形的測(cè)試方法 引言 國(guó)電發(fā) [20xx3]598號(hào)文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)