电力变压器直流电阻测量的仿真研究

王庚++李义鹏

摘 要：MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，主要包括MATLAB和Simulink两大部分，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。Simulink是MATLAB的工具箱之一，可以使软件使用者在做出实际系统之前，提前对所做系统进行仿真然后分析其存在问题，Simulink的主要功能是对特定的动态系统进行仿真运行，并对仿真结果进行分析，在仿真过程中对程序运行进行的实时的修正，从而缩短工程师对系统所需的时间，从而使系统性能得到提高，高效研发系统的目标得以实现。

关键词：Simulink；直流电阻；仿真测量

中图分类号：TM934.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0143-02

1 Simulink简介

（1）Simulink可以用离散采样时间、连续采样时间或以上两种方式混合的采样时间进行建模，它支持系统中的不同部分具有不同的采样速率，也就是常说的多速率系统。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，主要目的是为了方便创建动态系统模型。Simulink提供简明、方便的方式去建模，只需要设计者单击和拖动鼠标操作即可建模，并且可以适时看到系统的仿真运行结果。（2）构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

2 基于simulink对电力变压器直流电阻快速测量的仿真及结果的分析

2.1 原理

电力变压器绕组原理简单，可以看成是电感L和电阻R的相互串联，我们可以用simulink软件做出等效电路，实现仿真测量电力变压器直流电阻的目的，如下图1所示[1]：

图1中电感和电阻的相互串联可以等效为电力变压器绕组，电感为115H，电阻为0.484U，电压为15V。用示波器来记录充电过程，电流表显示充电波形。变压器衰减时间常数变大，因此直接测量变压器直流电阻须很长时间。通过实验，对绕组进行充电的电流如果想要达到稳定电流的99.8%大约需要1500秒左右，这种配置实际应用起来效率并不高，因为短测量时间偏长。

2.2 高压充电低压测量法

图2所示高压充电低压测量法，首先开始时开关K1闭合，此时E设定为200V， D对应的E为15V，电力变压器绕组同时使用两条线路进行充电，充电时间约为50秒时，此时将开关断开，D对应的E对变压器绕组进行充电，电流增大速度在高压充电时增长很快。如果将开关E断开，低压充电稳定电流值大于此时的充电电流，此时的状态下电流达到稳定电流的99.9%需要时间大幅增加，大约需要1500秒[2]。

2.3 磁通泵法

磁通泵法图3所示，磁通惯性原理为：换路前，如果同一回路的两个电感在电流不同，那么换路后，两电感的瞬间电流和磁链将发生跳变。磁通泵法首先通过电阻R对电感L进行充电，此时开关Kl和K2处于闭合状态，断开开关K3，对电感充满完成后将开关K1断开，此时L会对对变压器绕组进行充电，然后重复这个过程，实现对变压器绕组的充电。存在缺陷：这三种方法开关断开时间对测量的影响很大，因为测量电路的改变是通过控制开关控制方式的变化而起到改变直流电阻电路的，当无法精确控制开关的断开时间时，变压器想要达到稳定测量需要经过一个较长的充电过程，并且如果無法精准控制开关时间，变压器想要达到稳定测量需要的放电过程的时间也比较长[3]。另外，增大回路电阻的电路突变法在串加附加电阻时，需要增大电源容量，同时将直流电源电压进行提高。

2.4 二阶振荡法

为了实现二阶小阻尼振荡电路须将一阶指数衰减电路进行改变，方法就是在回路中串入电容C，导致电流产生极值点=0。

缺陷探讨：电流极值点的捕捉产生偏差，则UL不为零，会产生较大误差，不易实现对电流的极值点的准确捕捉，从而无法保证测量的准确性。此外，电路的振荡频率不能太高，因为在电压采样频率一定的情况下需要串联法拉级的大电容，这个同样不易实现。

此外还有助磁法、随机测量法和基于同一化原理的动态测量法、短路去磁法等，在此不再做阐述。

参考文献

[1]陈启昌.测量电力变压器绕组电阻的短路去磁法[J].变压器，1994，（10）：9-12.

[2]王景吾，范履苞.变压器试验技术[J].变压器，1998，（11）：41-43.

[3]梁志瑞，赵书强，杨书英，电力变压器绕组直流电阻的动态测量[J].华北电力技术，1994，（12）：12-15.endprint