基于30kV變壓器電橋矢量算法及裝置的應(yīng)用研究論文
在電測技術(shù)中廣泛應(yīng)用著的變壓器電橋,一般看作是帶有緊密電感耦合的電橋。40年代以來變壓器電橋發(fā)展是相當(dāng)迅速的。從只能測量有功電阻開始,發(fā)展到現(xiàn)在能測量電容、電感等交流電參量的廣量程、多用、寬頻帶、自動測量以及非電量測量等用的變壓器電橋。以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)備的：基于30kV變壓器電橋矢量算法及裝置的應(yīng)用研究相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
基于30kV變壓器電橋矢量算法及裝置的應(yīng)用研究全文如下：
摘要：某供電局在對500kV斷路器斷口電容器進(jìn)行介質(zhì)損耗測量試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，在10kV試驗(yàn)電壓等級B相線路側(cè)介質(zhì)損耗值遠(yuǎn)超過電容器注意值，然而在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行橫向比較試驗(yàn)時，其他相及母線側(cè)電容器均未超出注意值，通過比對試驗(yàn)，最終得出B相線路側(cè)電容器在10kV試驗(yàn)電壓等級下產(chǎn)生Garton效應(yīng)。
關(guān)鍵詞：諧振高頻高壓變壓器;高壓變頻逆變;交直交控制;變壓器電橋矢量;介質(zhì)損耗因素
1 概述
某供電局在對1臺500kV斷路器斷口電容器進(jìn)行介質(zhì)損耗測量試驗(yàn)，該端口電容器在10kV電壓等級下試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)端口電容器介質(zhì)損耗值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出注意值，經(jīng)多次橫縱向試驗(yàn)分析得出，500kV斷路器斷口電容器在10kV電壓等級下試驗(yàn)時發(fā)生Carton效應(yīng)，Carton效應(yīng)引起10kV電壓等級介質(zhì)損耗試驗(yàn)裝置tanδ值測量不準(zhǔn)確，因此如何提高介質(zhì)損耗因數(shù)現(xiàn)場測量的穩(wěn)定性及測量精度成為高壓試驗(yàn)工作亟需解決的重要課題。
2 高壓變壓器電橋矢量算法裝置組成及原理
高壓變壓器電橋矢量算法裝置由交流輸入保護(hù)模塊、降壓穩(wěn)壓功率因素控制模塊、DC AC逆變功率模塊、諧振高頻高壓變壓器、變壓器矢量算法模塊、FPGA光纖數(shù)據(jù)采集采集控制模塊等組成。
2.1 交流輸入保護(hù)模塊
圖2所示的交流輸入保護(hù)模塊主要是實(shí)現(xiàn)輸入電源過流、過壓保護(hù)、浪涌及抑制電網(wǎng)引入的共模信號EMI干擾。
2.2 降壓穩(wěn)壓功率因素控制模塊
圖3降壓穩(wěn)壓功率因素控制模塊電路主要通過R1、R2、R3、R4及R5、C7、R6電流采樣反饋網(wǎng)絡(luò)反饋的電壓電流信號傳輸?shù)紸DC采集模塊作降壓穩(wěn)壓模塊均流控制控制來實(shí)現(xiàn)裝置輸出高壓紋波、諧波失真、功率因素調(diào)節(jié)，通過功率因素有效控制來減小裝置功率器件及感性器件的熱功耗。
2.3 DC AC逆變功率模塊
逆變功率模塊主要由電壓互感器PT1、IGBT FS150R12KE3G模塊、緩沖電容(C1、C2、C3、C4)、隔離IGBT驅(qū)動模塊等組成。
電壓互感器PT1主要是測量母線VBUCK電壓，VBUCK電壓經(jīng)電壓互感器后轉(zhuǎn)化為0～5V，轉(zhuǎn)化后的電壓傳輸?shù)紽PGA數(shù)據(jù)采集模塊的ADC進(jìn)行模擬信號到數(shù)字信號變換，該反饋電壓主要用于閉環(huán)調(diào)節(jié)AC1、AC2輸出電壓脈沖幅值。
2.4 諧振高頻高壓變壓器
諧振高頻高壓變壓器由LCC諧振電路、高頻高壓變壓器、LCL濾波電路組成。LCC諧振電路主要是吸收高頻高壓變壓器初級漏感產(chǎn)生的能量，從而保護(hù)全橋IGBT模塊。LCC諧振電路由諧振電感L1、諧振電容、并聯(lián)電容Cp組成，電路中L1的電感量應(yīng)小于漏感Llkp電感量，LCC諧振電路的諧振頻率如下公式計(jì)算：
2.5 變壓器矢量算法模塊
2.5.1 變壓器矢量算法模塊原理簡述。變壓器矢量算法模塊如圖6示，其由35kV/50pf標(biāo)準(zhǔn)電容器Cs、35kV/30nf測試電容器Cn，磁通補(bǔ)償式電流比較器(CT1、CT2)、FPGA光纖數(shù)據(jù)采集控制器等組成。
電容器Cs、Cn主要是在AC 30kV/50Hz電源作用下產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電流及試品電流，Cs產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電流Ips，Ips主要是為變壓器電橋提供標(biāo)準(zhǔn)參考信號源，Cn產(chǎn)生試品電流Ipn。磁通補(bǔ)償式電流比較器主要是由初級線圈及次級測量線圈、補(bǔ)償線圈組成，磁通補(bǔ)償式電流比較器能有效地規(guī)避CT和互感器引入的不確定因素，同時此比較器具有高壓隔離作用。
FPGA光纖數(shù)據(jù)采集控制器主要實(shí)現(xiàn)電流比較器輸入信號的采集計(jì)算，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量算法分析處理后，處理后的數(shù)據(jù)通過控制器上DAC模塊輸出注入到電流比較器的補(bǔ)償線圈進(jìn)行磁通補(bǔ)償，同時通過FPGA光纖轉(zhuǎn)換器發(fā)送到后臺主機(jī)顯示保存。
2.5.2 變壓器矢量算法。對試品電壓和電流相位的計(jì)算是通過矢量分離計(jì)算出各自基波的初相位和幅值來得到的，這種方法能有效提高測量系統(tǒng)的抗干擾能力。本系統(tǒng)的矢量分離運(yùn)算是在FPGA光纖數(shù)據(jù)采集控制器中進(jìn)行，具體的計(jì)算過程如下所述：
3 基于30kV變壓器電橋矢量算法裝置現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)對比
某供電局采用10kV介質(zhì)損耗測量裝置對1臺500kV斷路器電容器進(jìn)行介質(zhì)損耗測試試驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)10kV下B相線路側(cè)介質(zhì)損耗值為1.176%，超過南方電網(wǎng)公司預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程所規(guī)定的500kV斷路器斷口間電容器如采用油紙絕緣，tanδ≤0.5%的注意值。而橫向比較，其他相及母線側(cè)電容器均未超出注意值。
為了排除Garton效應(yīng)對斷路器電容器的介質(zhì)損耗值產(chǎn)生的影響，將此電容器使用基于30kV變壓器電橋矢量算法裝置，其測試數(shù)據(jù)見表2：
從表1中測量的數(shù)據(jù)可看出，使用10kV介質(zhì)損耗儀來對500kV斷路器斷口均壓電容器進(jìn)行測試時出現(xiàn)嚴(yán)重的數(shù)據(jù)失真問題。從表2中測量的數(shù)據(jù)可看出，使用基于30kV變壓器電橋矢量算法裝置通過改變試驗(yàn)電壓進(jìn)行試驗(yàn)后得出，當(dāng)試驗(yàn)電壓大于30kV時，500kV斷路器斷口均壓電容器介質(zhì)損耗值未超出注意值。
4 基于30kV變壓器電橋矢量算法裝置思考
基于30kV變壓器電橋矢量算法裝置測量穩(wěn)定性及測量精度高，但是在裝置設(shè)計(jì)過程中需要考慮問題有：如何設(shè)計(jì)雙層屏蔽磁補(bǔ)償小信號電流互感器來真實(shí)有效地反映測試樣品輸入小信號;如何解決高壓絕緣問題;高壓保護(hù)及高壓反饋電壓調(diào)節(jié)過程中保護(hù);如何解決數(shù)據(jù)通信傳輸穩(wěn)定性及測量控制過程中抗干擾問題，以上問題是我們設(shè)計(jì)過程中必須充分考慮的。
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