【文章內(nèi)容簡介】 .............................................................. 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 蝶形運算符 ................................................................................................................ 48 圖 N 點 DFT 的一次時域抽取分解圖 ....................................................................... 48 圖 將 N/2 點 DFT 分解成兩個 N/4 點 DFT 的蝶形運算圖 ..................................... 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 .vi ........................................................................................................... 52 圖 單相繞組匝間短路時測得的頻率響應特性曲線 .............................................. 53 圖 單相繞組 線圈鼓包后 測得的 幅頻響應特性曲 線 .............................................. 54 圖 遭受突發(fā)性短路電流沖擊前后測得的頻率響應特性曲線 ............................. 54 碩士學位論文 V 附表索引 表 相關系數(shù)的參考數(shù)據(jù) ..............................................................................................11 表 常用的分發(fā)例程 ...................................................................................................... 35 表 直接計算 DFT 和 FFT 算法運算量的比較 ............................................................ 50 碩士學位論文 1 第 1 章 緒 論 引言 電力變壓器在運行過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)部機械結(jié)構(gòu)存在薄弱環(huán)節(jié)，必然會產(chǎn)生繞組扭曲、鼓包或移位等變形現(xiàn)象，嚴重時甚至導致突發(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，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴重的故障隱患： (1)絕緣距離發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導致發(fā)生局部放電。當遇到雷電過電壓作用時，便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用而發(fā)生絕緣擊穿事故 。 (2)繞組機械性能下降。 當再次遭受短路事故時，將承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞事故。 因此，開展變壓器繞組變形 測試工作，及時發(fā)現(xiàn)有問題的變壓器，對防止變壓器事故的發(fā)生 有重要的作用。 設計變壓器繞組變形檢測裝置的意義 變壓器繞組變形后，有的會立即發(fā)生損壞事故，更多的則是仍能繼續(xù)運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度和部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運行，具有故障隱患。這是因為： (1)絕緣距離發(fā)生變化，或固體絕緣受到損傷，導致局部放電發(fā)生。當遇到過電壓作用時，繞組便有可能發(fā)生餅 間或匝間擊穿，導致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用，絕緣損傷部位逐漸擴大，最終導致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故 [1]。例如，某臺 180MVA、 220kV的電力變壓器，低壓側(cè)短路后，用常規(guī)試驗方法沒有發(fā)現(xiàn)問題，投 入運行 4個 月后 ．突然發(fā)生損壞事故。 (2)繞組機械性能下降，當再次遭受到短路電流沖擊時，將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發(fā)生損壞事故。例如，某臺 250MVA、 500kV的電力變壓器，低壓側(cè)遭短路沖擊后，常規(guī)實驗沒有發(fā)現(xiàn)任何現(xiàn)象，投入運行后 1年，在一次短路事故中損壞。 (3)累積效 應。運行經(jīng)驗表明，運行變壓器一旦發(fā)生繞組變形，將導致累積效應，出現(xiàn)惡性循環(huán)。例如，某臺 、 110kV的電力變壓器，在運行的 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)部繞組已存在嚴重變形現(xiàn)象。若不是及時發(fā)現(xiàn)繞組變形，很難說這臺變壓器在什么時候發(fā)生事故。 變壓器繞組變形檢測裝置研究與設計 2 再如，某電廠的一臺 63000/110升壓變壓器，發(fā)生短路后速斷保護跳開三側(cè)斷路器，經(jīng)預防性試驗合格再投運 1個月后，油中特征氣體增長。停運檢修發(fā)現(xiàn)35kV繞組已整體變形，包括 10kV繞組多處有露銅，導線有燒融現(xiàn)象。因此，對于繞組已有變形但仍 在運行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會立即發(fā)生絕緣擊穿事故，但根據(jù)變形情況不同，當再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運行的鐵磁振動作用下，也可能導致絕緣擊穿事故。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，應該進行繞組變形試驗。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)任何試驗和檢查就試投。 我國部分省市的電力公司也要求 110kV及以上變壓器在交接時應該進行繞組變形試驗以判斷變壓器在運輸 及吊裝過程中，有無造成繞組的移位和變形。 及時發(fā)現(xiàn)那些變形較嚴重但卻仍在運行著的變壓器，并有計劃地進行吊罩檢查和檢修，對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家都在積極開展變壓器繞組變形的診斷工作，有些國家 (如意大利 )甚至把繞組變形的診斷，當成了變壓器預防性試驗項目。 當制造廠沒有提供有關繞組變形的原始圖譜時，交接時測量所得數(shù)據(jù)也可以當作被測繞組的原始資料。 所以 研究并設計 變 壓器繞組變形檢測裝置 ， 測量這些數(shù)據(jù) 有著非常重要的 實際 意義。 方便 在以后的運行過程中，發(fā)生故障時，作為繞組有無變形及 其變形程度如何的判斷依據(jù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前變壓器繞組變形測試儀在電力系統(tǒng)應用廣泛。國內(nèi)市場有相關的產(chǎn)品供應，進口產(chǎn)品以瑞典 PAX公司為代表，其頻率范圍達到 1Hz～ 10MHz、動態(tài)檢測范圍達到 120dB～ 20dB且測量精度小于177。 。 目前國產(chǎn)變壓器繞組變形測試儀有三種型號，分別是武漢高壓電器研究所、華北電力科學研究院 (華北中試所 )、北京電力科學研究院三家生產(chǎn)的。每套價格 2527萬元左右，而進口每套需 45萬元。目前用的較多的是北京電力科學研究院生產(chǎn)的 TDT型變壓器繞組變形測試儀，其 掃描 頻 率范圍達到 1KHz～ 2MHz、動態(tài)檢測范圍達到 100dB～ 20dB且測量精度為177。 1dB。 其他一些公司例如：武漢市國力電氣設備有限公司的 GLRZBX變壓器繞組變形測試儀、上海國試電力科技有限公司的 GBR1000型變壓器繞組變形測試儀、保定市金威電力儀器有限公司的 JW3000型變壓器繞組變形測試儀 、武漢恒威國電電力設備有限公司的 HWBR繞組變形測試儀 、國電西高的 GDRBII繞組變形測試儀、中國武漢市國電華瑞電業(yè)測試科技有限公司 的 BRZ1800變壓器繞組變形測試儀 均碩士學位論文 3 能 達到以下標準： 掃描方式：采用線性分布 的掃頻測量方式 ； 掃頻測量頻點： 1K2MHz(可選 )，測量點數(shù) 1000點 ； 掃描頻率精度：信號源輸出正弦信號的頻率精度不大于 %； 測量精度： 177。 1dB； 信號輸出為標準正弦波，幅度軟件自動調(diào)節(jié)，最大幅度 177。10V ，輸出阻抗為50Ω ； 采集通道，采集激勵信號，采集相應信號 ； 測量動態(tài)范圍寬： 100dB～ 20dB； 采集通道輸入阻抗： 1MΩ ； 量化精度： 12位 ； 掃描測量范圍： 1kHz～ 2MHz； 其中武漢市國力電氣設備有限公司和武漢恒威國電電力設備有限公司生產(chǎn)的 繞組變形測試儀其測量精度能 達到 ，但是這兩個公司的通道最大存儲容量不足，致使數(shù)據(jù)傳輸時間變長 。 上海國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試儀 的測量點數(shù)不到 20xx 點，致使測量結(jié)果不精確。 國電西高的繞組變形測試儀 測試精度不高，通道最大存儲量 也 不足。 中國武漢市國電華瑞電業(yè)測試科技有限公司 的變壓器繞組變形測試儀也存在精度不高的問題。 精度高，測量點數(shù)多，必然會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時間長 、 上位機數(shù)據(jù)處理時間長的問題。 以上公司生產(chǎn)的變壓器繞組變形測試儀， 對一臺高、中、低繞組的電力變壓器 進行繞組變形測量，總需時間 大都 在 10 分鐘 以上 。 綜合看來，進口產(chǎn)品穩(wěn)定性和重復性好 ，但價格 昂貴 且精度不高 。 而國產(chǎn)產(chǎn)品 ， 可重復性差 、 抗干擾能力差，導致現(xiàn)場測量的結(jié)果不準確， 達 不 到國外水平 ，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內(nèi)外在變壓器繞組變形測試方面的相關理論和測量技術的基礎上 設計出一種新型的變壓器繞組變形檢測裝置。 力圖達到測試系統(tǒng)精度高 、速度快、運行 可靠，且成本低的目的 。 研究的內(nèi)容 針對目前國內(nèi)外的情況，研究 目前變壓器繞組變形檢測儀的存在的缺點 。 對這些缺點改進后，設計了一種新型的變壓器繞組變形檢測裝置 ， 基于此需要做的工作有以下幾點 ： （ 1） 研究導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裝置研究與設計 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） 研究國內(nèi)外測量變壓器繞組變形的方 法 ，然后 比較這些方法的優(yōu)缺點并研究這些方法的可行性 。 最終 確定本課題選用 的 測量 方法 并對 該 方法 進行 深入研究 。 （ 3） 以 已選用的測量方法 為理論基礎設計繞組變形檢測 裝置的硬件系統(tǒng) 框架 ， 根據(jù)測試指標設計并優(yōu)化 配置硬件系統(tǒng)中 的各個電路模塊 ，然后對各個模塊進行模擬實驗驗證其可靠性及準確性，最后通過聯(lián) 調(diào)確定整個電路系統(tǒng) 。 （ 4） 編寫下位機與上位機通訊的接口程序（動態(tài)鏈接庫 DLL）。 在 LabVIEW軟件 平臺下通過調(diào)用 該 動態(tài)鏈接庫 ,就 可以 實現(xiàn) LabVIEW 軟件 與 USB 設備 通訊 。首先需要的是編寫 USB 驅(qū)動程序，然后結(jié)合 Win32 函數(shù) 利用 Visual C++軟件編譯生成 LabVIEW 可調(diào)用的動態(tài)鏈接庫。 （ 5） 動態(tài)鏈接庫程序 編寫好后 ， 在 LabVIEW 平臺下 編寫上位機數(shù)據(jù)采集程序 并調(diào)用該動態(tài)鏈接庫就可以把數(shù)據(jù)從 USB 設備 中 取出。把取出的數(shù)據(jù)送到上位機數(shù)據(jù)處理程序，由此程序計算在不同頻率點的幅頻值然后繪制 整條幅頻曲 線。 （ 6） 實驗 中， 用已知 故障情況 下的 變壓器做樣本， 檢測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 并驗證變壓器繞組變形 檢測 裝置的測試速度及準確性 。 碩士學位論文 5 第 2 章 變壓器繞組變形的測試方法 引言 國電發(fā) [20xx3]598號文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點